CNPEM создал держатель для operando-рентгенографии целых солнечных элементов на синхротроне Sirius

Исследователи Бразильского центра исследований в области энергии и материалов (CNPEM) в Кампинасе, штат Сан-Паулу, разработали, изготовили и ввели в эксплуатацию фотоэлектрический держатель для станции TARUMÃ рентгеновского нанозонда CARNAÚBA на источнике синхротронного излучения SIRIUS (LNLS/CNPEM). Работа опубликована в августе в Photon Science, пресс-релиз вышел 4 ноября 2026 года. Держатель позволяет изучать целые солнечные элементы методами рентгеновской микроскопии во время работы doi.orgPhoton Sciencedoi.orgОткрыть источник ↗.

Конструкция и условия работы

Держатель создан по принципам прецизионной инженерии, чтобы обеспечить стабильность положения на уровне нанометров и минимальный тепловой дрейф. Он управляет температурой в области мишени, атмосферой, освещением и электрическим смещением, что позволяет имитировать реальную работу элемента doi.orgPhoton Sciencedoi.orgОткрыть источник ↗. Поддерживаются рентгеновская флуоресценция, рентгеновская дифракция и рентгеновская абсорбционная спектроскопия с нанометровым разрешением doi.orgPhoton Sciencedoi.orgОткрыть источник ↗.

По данным релиза, платформа предназначена в первую очередь для перовскитных элементов. Элемент формируется на стеклянном чипе, покрытом с одной стороны оксидом индия-олова. На другой стороне расположены две тонкие платиновые цепи: одна служит нагревателем, другая — датчиком температуры. Нагрев ограничен областью 3 × 3 мм. В креплении использованы титановый сплав с малым тепловым расширением и гибкие элементы, позволяющие стеклу расширяться; оно термически развязано с узлами позиционирования образца.

Результаты испытаний

Инфракрасные изображения показали однородное распределение температуры внутри области мишени 3 × 3 мм doi.orgPhoton Sciencedoi.orgОткрыть источник ↗. Первый автор Родриго Шостак сообщил об относительном разбросе 0,85 °C при 150 °C.

В испытаниях на Sirius образец циклически нагревали от 30 до 150 °C в течение около 20 часов. Горизонтальное смещение было минимальным, около 1 мкм по данным релиза. Вертикальное смещение достигло 5 мкм на диапазоне 120 °C и было обратимым при возврате к комнатной температуре doi.orgPhoton Sciencedoi.orgОткрыть источник ↗. При стабильной температуре стабильность положения держателя была лучше размера пучка doi.orgPhoton Sciencedoi.orgОткрыть источник ↗; ширина пучка около 200 нм.

Заданная температура достигалась менее чем за две минуты. При 150 °C она держалась с колебаниями менее 0,1 °C в течение 50 минут. Чип на основе оксида индия-олова применим до 150 °C. Авторы продемонстрировали фотоэлектрическую характеризацию вместе с химико-структурным картированием несколькими методами рентгеновской микроскопии doi.orgPhoton Sciencedoi.orgОткрыть источник ↗. Шостак заявил, что, насколько ему известно по литературе, держатель, вероятно, обеспечивает лучшую стабильность положения из достигнутых для экспериментов такого типа.