一、科研与产业检测中的结构表征需求
在半导体外延、储能材料和晶体药物研发领域,研究人员普遍面临几类检测需求:复杂半导体薄膜各向异性较强,需对结晶质量及应变进行表征;储能器件充放电过程中结构发生变化,需在台式设备上实现原位观测;表面分析中微区异形缺陷需定位,需排除背景信号及基体效应干扰。这些需求是评价X射线衍射仪能否满足实验室及产业化应用的重要维度。
束蕴仪器(上海)有限公司总部位于上海市松江区新桥镇千帆路288弄3号楼602室-1,以实验室级X射线及表面化学检测技术服务为业务基础,结合分析仪器的推广与技术方案落地,服务于新能源、半导体及材料科学领域的检测需求。
二、D8 Discover高级系列衍射仪:单晶薄膜结构精细分析
D8 Discover高级系列衍射仪定位于单晶薄膜结构精细分析的多功能X射线衍射平台,主要面向半导体外延层晶格畸变、面内各向异性以及衬底与薄膜晶胞参数相对变化的表征需求。
其二维空间格点快速扫描功能是该平台的技术特点之一:针对AlGaN基深紫外发光半导体外延层的弛豫与各向异性应变表征,设备可在2分钟内获取一张二维倒易空间图谱(RSM)。设备主要功能包括:Rocking curve扫描,用于获取单晶薄膜的结晶质量并评估结晶缺陷;倒易空间图谱(RSM)扫描,沿非对称面方向定位以获取高压状态下的格点信号,用于外延层中晶格畸变与压缩应变的应变量化分析。
在AlGaN基深紫外发光二极管(DUV-LEDs)半极性氮化铝模板表征案例中,该系统获取了半极性AlGaN基DUV-LEDs的倒易格点信号,建立起一种无损精细表征结构层质量、组分和应变程度的方法。
三、D6 PHASER台式衍射仪:原位动态监测的桌面级方案
针对储能系统在充放电动态过程中的结构相变、晶胞参数演变等原位表征需求,D6 PHASER台式X射线衍射仪以支持原位测量的桌面型多功能设计,适用于传统落地式大功率设备与台式设备之间的应用场景。
该设备的台式机原位动态监测能力体现在:在软包电池充放电循环过程中可监测晶胞参数演变与相变,6分钟内可收集单个衍射图谱,并可借助分析软件批量处理数据集。其主要功能包括:依托1200 W发生器对薄膜电池进行高功率原位XRD测试,用于充放电循环中动态结构相变的原位捕捉;以及通过DIFFRAC.WIZARD与电化学测试控制仪集成,实现电化学反应与衍射谱图采集的自动同步。
在软包锂离子电池(NMC622正极/石墨负极)的充放电循环原位测试案例中,该系统在40小时充放电过程中连续收集近400个衍射图谱,利用DIFFRAC.TOPAS完成精修,提取出NMC晶胞参数演变及负极相变规律。
四、配套软件与样品架:从数据解析到制样环节的系统支撑
除硬件平台外,束蕴仪器还提供覆盖数据解析与制样环节的配套工具。
APEX6晶体结构分析软件定位于晶体学原始衍射数据分析与模拟处理系统,主要面向复杂晶体定晶胞、重原子赝对称导致的空间群误判以及倒易空间层面分析等需求。其功能包括:合成旋进图像(Precession Images)分析衍射分布,在定晶胞与空间群判定的初筛阶段辅助判断空间群与晶胞参数;提供Precession Image重构、RLATT衍射点手动编辑与Least Squares检索法等功能,服务于化学、材料学及药物研发中的单晶结构解析。
DIFFRAC.TOPAS衍射分析软件基于Rietveld全谱拟合法与PONKS方法,主要面向淀粉结晶度测试、粉煤灰等复杂材料中含有未知晶态及非晶态物相、常规XRD方法难以准确无标样定量的场景。其功能包括:在不使用标准物质的情况下对淀粉结晶度及粉煤灰等复杂多相样品进行定量化检测,提取物相含量与晶体尺寸,适用于水泥与建材分析、药物制剂分析及高分子结晶度分析场景。
在制样环节,X射线衍射样品架系列针对传统制样方式粉末用量大、易产生择优取向,或遇到易潮解、易挥发样品的情况,提供标准样品架、片剂样品架、低背景样品架与气密样品架等选择,其中低背景样品架支持5-50mg级样品的低背景测试,气密样品架可对样品区域做气密隔离。
五、技术团队与服务能力
束蕴仪器组建了由应用工程师组成的技术团队,并建设伦琴实验室(Roentgen Lab)作为应用与培训基地,配备仪器设备用于实验检测与技术方案开发。伦琴实验室提供单晶/多晶XRD物相解析服务,涵盖从数据收集到空间群判定、全谱拟合的流程,服务形式包括委托测试、Demo样品演示、定制化技术方案报告及用户操作培训。
在项目方面,束蕴仪器于2024年中标温州医科大学X射线衍射仪采购项目,2023年中标华东理工大学单晶衍射仪采购项目。

结语
从AlGaN基半导体外延层的应变表征,到软包锂离子电池的原位相变追踪,再到复杂多相材料的无标定量分析,束蕴仪器围绕X射线衍射仪构建的产品与服务体系,覆盖了半导体、新能源、制药及材料科学等多个研究方向的结构表征需求。
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