理学：今天我们聊CBO

2024-09-12 14:33:45 理学中国

XRD

在上期的理学电企推送中，我们和大家分享了X射线管的相关知识点，没有印象的小伙伴可以点击如下：

在传统的衍射仪中，更换X光学元件后，需要进行X光路共轴调整，让所有的光学元件都在X光路上，这种调整往往花费很长时间且难度不低。在同一个机台上切换X光路以达成不同的测试目的，成为不少新手的梦魇。有鉴于此，XRD生产厂家各显神通，通过不同的设计思路来降低光路调整难度。

今天，我们将介绍从理学专利的CBO光路，配合光学组件智能识别系统，理学XRD可以进行自动光路和样品位置校正。

衍射光路

常规的粉末衍射仪通常采用BB衍射几何，全称是Bragg–Brentano Diffraction Geometry，如下图所示，在BB衍射几何中，X射线的发生器和探测器同在一个聚焦圆上，样品常制作成平板状，与聚焦圆相切。测试过程中，聚焦圆的曲率半径大小是在变化的。

在BB衍射几何中，照射到样品上的X光束是发散的。平板样品的位置高低也会导致衍射光束的角度偏移。但对于金属断口这种无法平整化的样品，常规的聚焦光路并不适合。对于这类样品，平行光路更合适，它可以解决样品表面高低不平导致的衍射峰位移和展宽。

CBO光路 / Rigaku''s CBO

自 20 世纪 90 年代以来，抛物面多层镜作为一种 X 射线光学装置已应用于通用 X 射线衍射仪。这种装置能产生亮度高、发散度小且单色性好的平行光束，让我们即使在实验室中也能使用高质量的平行 X 射线。因此，如果可以轻松切换平行光束 (PB) 光学元件和 BB 光学元件，通用 X 射线衍射仪就可以扩大其使用范围。

Rigaku 开发并获得了 CBO（交叉光束光学元件）单元的专利，该单元可以通过简单地更换选择狭缝，使用抛物面多层镜切换 BB 光学元件和 PB 光学元件。随后，具有形成会聚光束的多层镜的“CBO-E”单元上市，以满足不同的测量需求。

本文将介绍 CBO 系列每个成员的特点和应用。

CBO：切换发散光束和平行光束

在常规的物相分析之外，XRD中使用平行光束的场合很多，包括但不限于：X射线反射率测量、XRR（X射线反射率）测试薄膜厚度和表面粗糙度、倒易空间映射测量、摇摆曲线测量、SAXS测量的粒子/孔径分布分析等等。如前所述，CBO 单元可以通过分级抛物面多层镜形成平行光束，在 BB 光学系统和 PB 光学系统之间切换。该单元是 CBO 系列的代表。

CBO-E 切换发散光束和聚光光束

CBO-E 是一种只需更换选择狭缝即可轻松交换BB 光学元件和会聚光束 (CB) 光学元件的装置，。会聚光束 (CB)使用椭圆多层镜光学元件产生，示意图如下。

聚光光束在透射衍射中有着无与伦比的优势。在有机药物的测试中，为了减弱择优取向的影响，可以采用透射光路，样品装填在玻璃毛细管中，如下图，由于毛细管中装填的样品量较少，CBO-E产生的会聚光束大大增强了衍射信号。

CBO-α切换发散光束和单色化发散光束

BO-α 只需更换选择狭缝，即可轻松更换传统的 BB 光学元件和带有多层镜的发散光束 (DB) 光学元件。

虽然两种光学元件都使用发散光束，但它们的波长分布存在显著差异。没有多层镜（BB 几何结构）的发散光束不是单色的。

CBO-α 可去除连续谱和 99.5% 的 Kβ射线。与使用 Kβ 滤光片的单色化手段相比，该单元可获得更高的 X 射线强度和更低的背景。峰值与背景比的显著改善使得检测微弱的小峰成为可能，而这在传统方法中很难实现。而且Kβ 滤光片的衍射谱图中还出现了不连续的台阶，这是由于吸收边造成的。在使用CBO-α多层镜进行单色化的情况下，不会观察到这种台阶，谱图更加平滑。