上海科技大学物质科学与技术学院王竹君课题组与柳学榕课题组合作，开发了一套用于高温液态熔体原位X射线透射研究的激光加热平台。相关成果发表于国际学术期刊《科学仪器评论》(Review of Scientific Instruments)。该工作针对水平X射线光束几何下熔体铺展导致有效透射厚度不足的问题，提出主动几何调制方案，并尝试在完全熔融、非平衡条件下同步获取结构信息与气体反应信息。
在实验室和同步辐射X射线设施中，水平光束配置较为常见。高温熔融氧化物及玻璃形成液体容易在耐火基底上横向铺展，形成垂直厚度很小的液膜，导致X射线光程和散射体积下降，同时带来基底背景干扰。论文描述的策略是：通过涂层热电偶探针与熔体受控接触，借助表面张力将液体抬升为“液桥”构型，使样品形成更有利于垂直透射测量的截面，并在同一过程中实现温度测量。
团队将系统称为熔岩超高温激光X射线衍射系统。平台采用三光纤非相干合束激光头，配备闭环PID温控系统；在最高1200℃条件下，稳态热电偶信号波动控制在±0.2℃以内。样品环境为气氛控制真空腔，配有半球形穹顶盖和大面积聚酰亚胺薄膜全景X射线窗口。气体采样采用深插入毛细管设计，并连接四极质谱仪用于逸出气体分析。
为检验系统性能，团队以PbO-BaCO3-SiO2三元体系为实验对象，开展原位X射线衍射和气体分析。论文报告称，碳酸钡分解发生在玻璃化之前；在1000—1200℃完全熔融区，体系完成固态反应、脱碳和互扩散，最终转变为结构均匀的液态玻璃熔体。
该研究提供了一套面向原位X射线透射实验的气氛控制激光加热平台，也为应对水平光束几何下熔体润湿铺展问题提供了一种方法。论文指出，平台的开放式架构可为后续多模态原位表征提供基础。
作者：宋池
