土壤是由大小不同、 形状各异的颗粒组成, 其中土壤粘粒矿物是土壤的重要组成部分之一, 它不仅蕴含着土壤的形成轨迹、 发生学特征以及成土环境的变化, 而且还能够对土壤中的营养物质以及水分起到保蓄的作用。 同时, 由于不同类型土壤的粘粒矿物组成不尽相同, 不同利用方式以及长期定位施肥都会对土壤粘粒矿物的演变产生影响, 因此研究土壤粘粒矿物的组成及演变规律, 可以更加全面的了解不同类型土壤之间的发生学规律, 对探究土壤肥力的可持续性具有重要意义。 目前对土壤粘粒矿物展开研究已经成为农业绿色发展研究的重点之一, X射线衍射分析法(XRD)作为研究土壤粘粒矿物最有效的手段, 具有方便、 快捷、 测量精度高以及对样品无污染等优点, 近年来受到国内外学者的广泛关注。 文章介绍了X射线衍射分析法测定土壤粘粒矿物的基本原理和分析方法, 综述了该技术在测定土壤粘粒矿物方面的国内外研究进展, 并对X射线衍射分析法测定粘粒矿物的应用前景进行了展望。 应用XRD对土壤粘粒矿物进行研究, 结合传统分析方法对土壤基本性质进行测定, 可以揭示不同类型土壤的粘粒矿物组成及差异, 以及不同利用方式下的土壤粘粒矿物的组成和演变规律, 从而为土壤肥力的可持续利用及农业绿色发展提供理论基础和技术支撑。 目前有关土壤粘粒矿物演变展开的研究多集中于长期定位施肥处理上, 而对于长期秸秆还田以及不同耕作方式引起的土壤粘粒矿物演变的研究却非常少, 相信未来, XRD可以被应用到土壤研究的更多方面, 为农业绿色发展做出贡献。

为了研究异质结InP/InGaAs探测器帽层的欧姆接触特性，采用Au/p-InP传输线模型(TLM)，对比不同退火温度下的接触特性，在480℃、30 s的退火条件下实现室温比接触电阻为3.84×10^-4Ω·cm²，同时，对欧姆接触的温度特性进行了研究，发现随着温度降低比接触电阻增加，在240~353 K温度范围内界面电流传输主要为热电子场发射机制（TFE）；240 K以下，接触呈现肖特基特性.利用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）分别对界面处的扩散程度和化学反应进行了分析，发现经过480℃、30 s退火后样品界面处存在剧烈的互扩散，反应产物Au₁₀In₃有利于改善Au/p-InP的接触性能.

在蓝宝石(Al2O3)衬底上应用脉冲激光沉积技术(PLD)生长不同厚度的AlN缓冲层后进行GaN薄膜外延生长。采用高分辨X射线衍射仪(HRXRD)和扫描电子显微镜(SEM)对外延生长所得GaN薄膜的晶体质量和表面形貌进行了表征。测试结果表明: 相比直接在Al2O3衬底上生长的GaN薄膜, 通过生长AlN缓冲层的GaN薄膜虽然晶体质量较差, 但表面较平整; 而且随着AlN缓冲层厚度的增加, GaN薄膜的晶体质量和表面平整度均逐渐提高。可见, AlN缓冲层厚度对在Al2O3衬底上外延生长GaN薄膜的晶体质量和表面形貌有着重要的影响。

X光晶体本征参量的实验标定是准确鉴定X光晶体种类和品质,研制各种类型晶体谱仪,X光线谱定量测量和高分辨X光单能成像的基础.基于X射线衍射仪, 通过制作平面晶体样品架,采取控制X射线管电源、滤波片选取和厚度控制等措施, 极大地抑制了CuKβ及韧致辐射, 使X射线管光源CuKα单能化, 提出了用滤片作为光源单能化的判据.对X光线谱测量中常用的X光分光晶体季戊四醇［PET(002)］的晶格常量2d和CuKα能点的积分衍射效率Rc进行了标定方法研究, 其标定值分别为(0.874 25±0.000 42)nm和(1.759±0.024)×10－4 Rad.基于X射线衍射仪的X光晶体本征参量的精密实验标定方法既快速高效, 且十分方便和灵活.通过更换衍射仪的X射线管靶材, 采取类似方法, 可以标定其它能点的晶体积分衍射效率, 可为X光晶体的本征参量库提供更多的标定数据.

基于X射线衍射仪运行的稳定性和角度的精密控制能力，以平面季戊四醇(PET)晶体为样品，对晶体的积分衍射效率标定方法进行了实验研究。实验的光源是Cu靶X射线管，通过适当选取镍滤片和精细控制管电压，极大地抑制了Kβ线谱和韧致辐射，实现了Kα线能量单色化。正比计数器前端的狭缝是0.05 mm，采用0.001°的步进角度对源强和Kα线衍射峰分别进行扫描。数据处理后得出在Cu的Kα线能点(8047.823 eV)处，该平面PET晶体的积分衍射效率是(1.759±0.002)×10-4 rad。实验结果表明该方法可以在实验室条件下快速、方便地完成平面晶体积分衍射效率的标定。

为了满足类氖-锗X射线激光研究的需要, 设计制备了23.4 nm软X射线多层膜反射镜。 依据多层膜选材原则并考虑材料的物理化学特性选择新的材料Ti与Si组成材料对。 设计优化材料多层膜的周期厚度(d), 材料比例(Γ), 周期数(N), 计算出Ti/Si反射率曲线。 通过实验优化各种镀膜工艺参数, 制备出了23.4 nm的Ti/Si多层膜反射镜。 利用X射线衍射仪和软X射线反射率计对Ti/Si多层膜结构和反射率进行检测, 测量结果为Ti/Si多层膜反射镜中心波长λ0=23.2nm, 正入射峰值反射率为R=25.8%。 将Ti/Si多层膜反射镜与软X射线波段常用的Mo/Si多层膜反射镜相比, 在23.4 nm处, Ti/Si多层膜反射镜的反射率提高10%, 而带宽减小1.8 nm, 光学性能显著提高。

介绍了一种用于X射线衍射仪的大功率高频高压电源.该电源采用高频技术克服了工频电源的设备重、体积大、纹波大等缺陷;运用脉宽调制技术(PWM)使其具有良好的稳定性和自保护性能;采用功率因数校正技术(PFC)使其功率因数接近于1,提高了电能的利用效率,减少了对电网的污染.

提出了Windows XP操作系统下的XD-3A型X射线衍射仪微机化改造新方法.控制电路采用配可编程接口芯片Inte18255和8254的通用型PCI接口卡,衍射仪控制和数据采集与谱图处理程序XRIY2000用VB6.0编写,通用的数据接口可供其它X射线衍射数据处理系统调用.经过两年多的正常运行,表明效果良好.

介绍了用X射线反射测量术表征双层薄膜中低原子序数材料特性的方法.由于低原子序数材料的光学常数与Si基板材料的光学常数非常接近,用X射线反射法确定镀制在Si基板上的低原子序数材料膜层结构的变化十分困难,因此,提出了在镀制低原子序数材料前,首先在基板上镀制一层非常薄的金属层的方法.实验中,选用cr作为金属层材料,制备并测试了三种不同C膜镀制时间的Cr/C双层薄膜.反射率曲线拟合结果表明,C膜密度约为2.25 g/cm3,沉积速率为0.058 nm/s.

作为应用于第三代同步辐射光源的一种重要X射线元件,复合折射透镜成为近年来X射线光学研究的热点之一.平面抛物形折射透镜是复合折射透镜的重要一种.研究过程中,考虑到X射线衍射仪的特定检测环境及随后加工上的技术要求,优化设计了透镜各个参数,用ZEMAX软件对透镜进行光线追迹,模拟验证了设计结果.单组透镜的几何孔径为250 μm,焦距为30 cm.共设计30组透镜,透镜个数从1个变化到30个,相应的抛物形顶点处的曲率半径从1.23μm变化到37μm.在光子能量为8.05 keV条件下,透镜的理论透过率从43.3%变化到33.2%.焦斑直径均在微米量级.采用紫外光刻微加工技术,制作了SU-8光刻胶平面抛物形折射透镜.透镜厚度为224 μm.透镜光学性能的测试正在进行中.