Empyrean – уникальный рентгеновский дифрактометр

Empyrean – уникальный рентгеновский дифрактометр с вертикально расположенным гониометром высокого разрешения модульной конструкции как для научных исследований так и для аналитического контроля в промышленности .

Дифрактометр Empyrean – новейшая инновационная разработка PANalytical с cистемой полностью предварительно откалиброванных оптических модулей, способный решать все возможные на сегодняшний день задачи рентгеновской дифрактометрии.         

Это результат 50-летнего успешного опыта PANalytical - продолжение уникальной серии дифрактометров, сочетающий в себе все достижения давно зарекомендовавших себя порошковых дифрактометров X'Pert PRO MPD и исследовательских дифрактометров X'Pert PRO MRD.

Впервые в дифракционных исследованиях применена технология "томографического" сканирования образца, позволяющая "просвечивать" его в любой плоскости и отображать трехмерную проекцию внутренней структуры образца.       

Защитный корпус дифрактометра отвечает всем мировым требованиям радиационной безопасности (в соответствии с требованиями Vollschutz according to R?ntgenverordnung 1987)

Модульная конструкция, платформа PreFIX

Как и в прежних моделях дифрактометров PANalytical размещение всех оптических модулей спроектировано на уникальной разработке PANalytical - платформе PreFIX (Pre-aligned Fast Interchangeable X-ray modules), где все модули предварительно откалиброваны на фабрике и не требуют юстировки. 
Причем юстировка модулей не требуется и при их использовании на других системах Empyrean.

Платформа PreFIX позволяет производить смену всех без исключения оптических модулей (включая первичную и вторичную оптику) максимально быстро и без юстировки. Таким образом, в одном дифрактометре обеспечивается возможность  без труда проводить измерения порошков, кристаллов, текстуры, напряжений, пленок, поверхности и т.д. последовательно, просто заменив соответствующую приставку.

Нет необходимости приобретать новую систему для новой задачи - необходимо просто закупить соответствующие модули. Вы получаете фактически "новый" дифрактометр, не имеющий ограничений относительно полноты и/или чувствительности анализа.

Области применения 

О дин дифрактометр способен выполнять все задачи рентгеновской дифрактометрии:

• Классический фазовый анализ с высочайшей скоростью и точностью детектирования 
• Определение, уточнение параметров элементарной ячейки
• Определение фаз по слоям
• Микродифракция
• Анализ текстуры, построение полюсных фигур
• Определение напряжений и размера кристаллитов
• Анализ тонких и очень тонких пленок, многослойных покрытий
• Анализ эпитаксиальных пленок, высокоупорядоченных структур, анализ кривых качания, построение карт обратного пространства, оценка совершенства структур
• Анализ монористаллов
• Рефлектометрия, определение толщины и плотности слоев
• Анализ наноразмерных порошков и материалов
• Малоугловое рассеяние рентгеновских лучей SAXS (Small angle X-ray scattering), анализ размерного разпределения наночастиц
• Дифракция в плоскости (in-plane дифракция)
• Проведение исследований в экстремальных условиях обработки
• Определение фазовых переходов при изменении параметров кристаллической наноструктуры
• Кластерный анализ
• Томографическое сканирование, построение и отображение 3D-проекций внутренней структуры веществ (дефектоскопия)

Платформы для перемещения и вращения образцов 

• Многоцелевая консоль (1/4 "люльки") с возможностью программируемого перемещения образца по 5 осям (Chi-96 ? , Phi-720 ? , Z-12мм, X-54мм, Y-54мм), макс. диаметр образца 80 мм, высота 16 мм, макс.вес 0.5 кг
• Компактная консоль (1/4 "люльки") с возможностью программируемого перемещения образца по 3 осям (Chi-96 ? , Phi-720 ? , Z -64мм ), макс. диаметр образца 140 мм, высота 64 мм , возможность проведения измерений "на просвет" (трансмиссии )
• Автоматический спинер для вращения образца (в геометрии Брег-Брентано) и программируемого перемещения по оси Z с возможностью проведения измерений "на просвет"
• Столик-держатель для негабаритных и тяжелых образцов, пластин, деталей с возможностью механического перемещения по оси Z 
• Спинер для вращения образца для проведения компьютерной томографии

Краткое описание дифрактометра Empyrean

Дифрактометр имеет как классическую порошковую конфигурацию, так и специализированные модификации, используя огромное количество оптических модулей: параболическое и фокусирующее зеркала, монохроматоры Бартеля, гибридный монохроматор, монокапиллярная и поликапиллярная оптика, тройные оси, оптика для анализа кривых качания, фиксированные и программируемые щели, параллельно-пластинчатый коллиматор и т.д.).  

• Вариант гониометр а: ?-?, ?-2? (система Альфа 1 с Johanson-монохроматором),  только ве ртикальный
• Стандартный радиус гониометра 240 мм (возможно уменьшение радиуса),  угловой диапазон 360 ° без модулей, -111°<2?<168° в зависимости от модулей
• Возможна установка различных температурных камер Anton Paar (от -193 ° С до 2200 ° С), создание вакуума/давления
• Новейшая высокоточная патентованная система прямого оптического отслеживания позиции гониометра (DOPS-2) - это еще более точная система позиционирования оптических модулей и трубки, продолжение знаменитой серии гониометров PANalytical DOPS, воспроизводимость установки угла 0.0001°, 2? линейность ±0.004°, шаг сканирования от 0,0001
• Фабричная калибровка всех оптических модулей и держателей образцов обеспечивает их смену без дополнительной подстройки
• Использование уникальных рентгеновских трубок собственного производства с двумя выходными окнами
• Применение быстродействующего детектора PIXcel^3D

Рентгеновские трубки PANalytical собственного производства запатентованной конструкции не имеют аналогов в мире. В одной трубке возможно использование различных фокусировок рентгеновского пучка.

• 2 выходных Ве-окна, улучшенная изоляция из керамики (патент), значительно продлевает жизненный цикл трубки
• Большой выбор анодов - Cu, Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Mo, Ag, по выбору заказчика, оптимальны при использовании в геометрии ?-2?, ?-?
• Используя одну и ту же трубку, возможно проведение исследований используя линейный фокус и точечный фокус рентгеновской трубки
• Время смены фокуса трубки, замена на трубку с другим анодом - менее 2 минут путем поворота трубки не нарушая юстировки, без отключения охлаждения

Детекторы

Используются как классические Xe-пропорциональные и сцинтилляционные детекторы, так и новейшие разработки PANalytical полупроводниковые детекторы X'Celerator, PIXcel и PIXcel^3D.

Революционная технология уникального детектора PIXcel^3D, разработан совместно с Европейской организацией ядерных исследований ЦЕРН (CERN):

• твердотельный детектор 3-го поколения, разработанный для традиционных и специальных задач рентгеновской дифрактометрии;
• состоит из 65 000 пикселей (256х256 пикселей), размер каждого пикселя 55 x 55 мкм;
• каждый пиксель имеет индивидуальный цикл счетной загрузки, что обеспечивает огромный динамический диапазон счета более 100 000 000 имп/сек для каждой линии пикселей;
• уровень шума менее 0.1 имп./сек для всего детектора;
• применение детектора PIXcel^3Dвозможно в комбинации со всеми оптическими модулями, для обеспечения высочайшего уровня интенсивности и получения отношения пик/фон более 10⁷

Широчайшие возможности PIXcel^3Dдля полного круга применений в 0D, 1D, 2D и 3D режимах:

• точечный 0D режим позволяет работать как точечный детектор с высочайшими динамическими свойствами для применения при измерениях кривых качания, рефлектометрии и малоугловых исследованиях, регистрация и суммирование интенсивности в каждом пикселе;
• линейный 1D режим представляет собой линейный детектор с суммированием интенсивности в ряд пикселей с высочайшими динамическими свойствами и минимальным размером, превосходящий по свойствам все остальные твердотельные детекторы;
• двумерный 2D режим представляет собой детектор, покрывающий целую площадь детектирования излучения независимо в каждом пикселе, высочайшими динамическими свойствами и разрешением каждого пикселя благодаря функции рассеяния, примененной к каждому пикселю;
• трехмерный 3D режим представляет собой систему компьютерной томографии с минимальным фоном и потерями импульсов, позволяющий сканировать образец с высоким динамическим шагом, получать томографическое изображение (3D-проекцию) с четкими границами, считывание пикселей производится независимо, а полученные двумерные изображения комбинируются.

Программное обеспечение позволяет управлять всеми системами прибора и обладает максимальным набором функций для обработки данных, расчетов, построени я графиков, карт и моделей. Набор пакетов программного обеспечения X'Pert Software обеспечивает выполнение всех возможных видов анализа и проведения исследований.

• X'Pert Data Collector - программный модуль для управления дифрактометром, задания параметров измерений, сбора данных;
• X'Pert Industry (включая X'Pert Data Collector) - пакет программ для промышленности, для проведения  рутинных измерений и обработки данных;
• X'Pert Quantify - количественный фазовый анализ, измерение, обработка и вывод результатов, с использованием известных аналитических моделей;
• X'Pert HighScore и HighScore Plus - полный пакет программ для идентификации и количественного определения фаз в многофазных смесях с использованием современных алгоритмов, содержит дополнительные программы кристаллографического и фазового анализа с использованием метода Ритвельда. Этот пакет является лидером для анализа фазового состава, структурного анализа, метода Ритвельда, определения и уточнения параметров элементарных ячеек. HighScore Plus содержит лучший на рынке алгоритм поиска по картотеке баз данных, что существенно облегчает и ускоряет анализ фазового состава. Поиск возможен на основании как отдельных пиков, так и на основании полнопрофильных данных с использованием различных поисковых алгоритмов. HighScore Plus позволяет работать не только с базой данных ICDD PDF -2, но и с другими базами данных, например, постоянно развивающейся системой со свободной лицензией COD (Crystallorgaphy Open Database);
• X'Pert Stress и Stress Plus - для анализа остаточных микро-макро напряжений в объемных образцах, поликристаллических покрытиях и напылениях;
• X'Pert Texture - анализ, расчет, визуализация ориентации кристаллитов в поликристаллических материалах, включая специальные 3D режимы графических отображения полюсных фигур и ориентации функции распределения;
• X'Pert Epitaxy и X'Pert SmoothFit - для анализа полупроводников, эпитаксиальных пленок, кривых качания с использованием симуляции и автоматической подгонки измеренных кривых;
• X'Pert Reflectivity - программа для анализа толщины кристаллических и аморфных пленок, оценка качества поверхности;
• Easy SAXS - запатентованная программа анализа размерного распределения наноразмерных частиц и пор в объеме образца;
• X'Pert Computed Tomography - программный модуль для обработки данных, полученных при сканировании обраца в трехмерном поле.