實驗室名稱(編號)：電子與原子結構實驗室(理學院517-1)

實驗室負責人：邱昭文博士(理學院515)

實驗室成員(歷屆~迄今)：

研究生

99張仕穎

100黃偉豪

102謝一正

大學部專題生

97劉鈞元，劉澤，劉力豪，陳緯諺，孫仲村

98周宗毅，詹永毅，賴昱邵，陳岳紘

99許光彥，許凱勝，徐經緯

100陳昱維，梁榕芟，徐家儀

101許信華，許致齊，陳俊龍

102黃靖琪，張韋臻，黃騰賦，史宗白，蔡宓吟，黃勇儒

實驗室簡介：

本實驗成立於2008年，在國科會的補助下採購此“全自動多功能X-ray繞射儀”，可進行多晶薄膜低掠角繞射（glancing incident angle diffraction），殘留應力（Residual stress），以及極圖組織（Pole figure texture）等傳統塊材、粉末或薄膜材料之結晶相及殘留應力分析。X光粉末繞射分析在材料科學上之應用非常廣泛，包括晶相的定性與定量分析、晶粒度與內應變的測定、殘餘應力的分析、組織結構測定與結晶度分析等。X 光繞射不僅是一種非破壞性之分析方法，甚至可以在不同的分析條件下，如高溫、低溫、低壓、真空等特殊環境下進行分析研究，意即可對材料進行現場環境分析。因此X光繞射法是一種既簡便又具多項功能之分析利器。

一、儀器說明

儀器設備：Rigaku /Ultima IV X-ray Diffractometer主要規格及用途

(1). X光產生器：高頻轉換無油式高壓變壓器                                          

1. 最大輸出功率 : 3 KW , 20 – 60 KV , 2 – 60 mA

2. 穩定度 : ±0.01% (相對電源 ±10% 變化量)

3. 自動XG監視保護機構 : X線發生裝置異常, 過電壓限制機構, 低電壓限制機構,管電流異常, 負載異常, 漏電流異常, 燈絲斷線.

4. 自動監視冷卻水: 流量、壓力、溫度

5. 輻射防護: 鎖定式防護罩Fail-Safe機構, LED式X光警示連鎖裝置快門連鎖裝置, 緊急安全停止鈕, 符合X-Ray幅射安全規範

(2). 測角儀：垂直式qs-qd Type

1. 樣品不動完全水平放置；XG做q轉動／偵測器做q轉動

2. 掃描方式 : qs/qd coupled or qs, qd independent

3. 量測半徑 : 185 mm

4.  2q測定範圍 :  -3° 〜 + 162˚(2q )

5. 最小步進角度 :  0.0001 ˚

6. 光學系統掃描軸 :  Ts軸and S軸

7. 光學細縫系統 :  DS、RS、SS 各1組／2組 索拉隙縫盒

8. 迴轉速度 : 500°／min (max.)

9. 掃描速度 : 0.01° 〜100°／min (max.)

10. 步進寬度 : 0.0001° 〜 12°／step

(3). 薄膜測定裝置：

1. 高解析入射＆繞射索拉隙縫盒 各1組

2. 繞射光單光器：雙用切換式 (平行光學 & 聚焦光學)

3.  f-軸 :  -360 °~ +360 ° (0.1 °/Step)

4.  Z-軸 :  -5 ~ +2 mm ( 0.005 mm / step)

(4). 偵測器/計數器：

1. 閃爍計數器 ; 計數線性 : ≧700,000 cps

2. 高壓/脈波高分析器 : 0 〜 1500 V ( 附外部調節功能 )

3. 刻度器/計時器 : 32-bit scaler 2 channels / 32-bit timer 1 channel as standard

二、   儀器設備使用之申請：

使用前，須先填寫高大應物XRD使用申請表，經由其指導教授簽名，委託本實驗室操作設備學生代為操作，並經該儀器管理員簽名同意排定操作日期後，始能使用。

三、全自動多功能X光薄膜繞射儀使用規章：

(1).     為有效提升本設備之運轉效率及維護設備之運作與安全，特訂定使用規章與使用申請辦法。

(2).     本設備主要為從事研究相關工作，凡教職員生皆可免費申請使用本設備進行研究工作。

(3).     本設備除例行性保養與維修外，原則上正常上班時間皆可進行運轉。

(4).     欲申請利用本設備進行研究者，需於一週前先以書面提出申請（一次以申請一週為原則），並依相關規定詳細填妥各項資料，由其計劃主持人/指導教授簽名同意，經儀器負責人核准後始能使用，申請人依照排定時間進行實驗。若儀器故障，則所有預約時間順延。

(5).     本設備為委託操作，但實驗申請人於實驗進行前需先與儀器管理者討論其使用需求，且於實驗進行期間須全程在場協助。

(6).     更換或取消預約時段必須於一日前先行通知儀器負責人，以便其它使用者遞補。

(7).     若測試樣品為粉末，使用後需清理乾淨，試片實驗完成後請自行收回，留在試片載台上的試片一律丟棄，以防止污染。

(8).     本設備之詳細使用規範或儀器操作分析之相關問題，可直接與儀器負責人聯繫討論。

(9).     實驗申請人於設備運轉期間需遵守本實驗室之相關實驗規則、安全規定以及輻射防護規定。

(10). 如在實驗進行期間違反本實驗室守則，以及錯誤操作致機器無法正常使用者，依情況嚴重程度予以停權(最多三個月)。如有未具資格使用或冒名使用者，通知該生的指導教授處理。

四、全自動多功能X光薄膜繞射儀輻射安全作業守則：

(1).     本實驗室各項儀器設備包含有高電壓、冷卻循環系統等，並且會產生X光輻射，進入本實驗室務須嚴守相關安全事項。

(2).     本設備之操作，須由領有輻安證書人員執行，或在領有輻安證書人員直接監督下執行。

(3).     本設備位於輻射管制區內，於運轉期間，須經本實驗室負責人或輻防人員核可，核定是否具備充足輻射防護知識，否則不可單獨進入本實驗室。

(4).     本設備運轉期間，若發現異常，應立即關機，待檢查原因及排除障礙後，方可再度開機。

(5).     操作人員於儀器運轉期間，需同時注意冷卻循環系統之運行是否正常，非不可抗拒之必要因素，不得離開實驗室。

(6).     本設備運轉期間，實驗室內所有人員於管制區內嚴禁吸煙或飲食(含口香糖及液體飲料)，且實驗後，應立即以清水洗手。

(7).     本設備之管制，得隨時由本實驗室負責人和輻防人員之意見而增加。

(8).     本設備若需變更時，應向主管機關申請，嚴禁任意變更與丟棄。

五、收費標準：

本設備主要為從事研究相關工作，無論校內或校外教職員生皆可免費申請使用本設備進行研究工作。

研究方向：

• 關於原子結構研究部份：

(1).        利用本實驗室之全自動多功能X光繞射儀對材料進行初步的量測，了解樣品的晶向結構、晶粒大小、優幟取向及晶格常數。

(2).        以同步輻射為光源，量測延伸X光吸收光譜，藉由數值擬合的方式研究材料內的原子鍵結長度，亂度，配位數等資訊。

二、關於電子結構研究部份：

主要是利用同步輻射光源的相關能譜學對材料的電子結構進行量測，所涵蓋的能譜學包含X光吸收近邊緣結構（x-ray absorption near-edge structure， XANES）、延伸X光吸收光譜（extended x-ray absorption fine structure，EXAFS）、X光光電子能譜（x-ray photoelectron spectroscopy，XPS）、掃描式光電子顯微能譜（scanning photoelectron microscopy，SPEM）、光電子發射顯微能譜（photoelectron emission microscopy，PEEM）、X光磁圓偏掁二向性（x-ray magnetic circular dichroism，XMCD）、共振非彈性X光散射（resonant inelastic x-ray scattering，RIXS）。其目的在探討材料導電帶及價電帶的電子結構，包括元素種類、鍵結形式、價數、材料結構及態密度的變化。藉由電子結構模型的建立以研究其與材料特性的關聯性。請參考台灣新竹同步輻射研究中心（NSRRC）網站以獲得相關資訊 (http://www.nsrrc.org.tw/)

實驗室儀器介紹(含圖片)：

Rigaku /Ultima IV X-ray Diffractometer