Sandia é um laboratório multi-programa operado por Sandia Corporation, uma empresa Lockheed Martin, para a Administração Nacional de Segurança Nuclear sob contrato DE-AC04-94-AL85000. O trabalho também foi apoiado pelo Departamento de Energia dos EUA, Escritório de ciências básicas da energia no âmbito do projeto Grupo de Pesquisa Individual Pequeno Investigador (Grant No. DE-SC0002619) do Prof Violi (University of Michigan, Ann Arbor). KRW é apoiado pelo Departamento de Energia, Secretaria de Ciência, Early Career Programa de Pesquisa em EUA Departamento de Energia Contrato n º DE-AC02-05CH11231. A fonte luminosa avançada é apoiado pelo Diretor do Escritório de Ciência, Instituto de ciências básicas da energia, do Departamento de Energia dos EUA sob Contrato n º DE-AC02-05CH11231. KKH reconhece o apoio contínuo da parte desta pesquisa pelo DFG sob contrato KO 1363/18-3.

1. Experiências em fase gasosa <ol><li> Acendendo a baixa pressão Premixed Chama <ol><li> Certifique-se de que a água de arrefecimento está fluindo através da parede do queimador e câmara de chama e que a câmara de chama é bombeado até ~ 0,1 mbar. </li><li> Estabelecer um 1 L / min de fluxo de árgon e um fluxo de 1,5 L / min de oxigénio através da superfície do queimador e manter uma pressão de 80 mbar (60 torr) na câmara de chama. </li><li> Posicione o dispositivo de ignição de fio quente sobre a superfície do queimador; definir o fluxo de hidrogénio a 0,4 L / min, e activar rapidamente o dispositivo de ignição. </li><li> Após a ignição, desligue a ignição hot-wire, e reposicioná-lo longe do queimador. </li><li> Estabelecer os fluxos desejados de argônio, oxigênio, hidrogênio e de combustível. Ajuste a pressão para corresponder às condições do alvo chama [tipicamente 20-40 mbar (15-30 Torr)]. Nota: As condições de chama de chamas individuais são fornecidos na literatura inicial. Por exemplo, os fluxos para o aleno estequiométrica e propino chamas sãolistado em Hansen et al 22. </li></ol></li><li> Aquisição de Eficiência Fotoionização (PIE) Curves - Energia de digitalização <ol><li> Quando a pressão na câmara de ionização é ≤ 10 -6 mbar, aplicar as tensões para a óptica de íons do espectrômetro de tempo-de-vôo em massa e detector de placa de microcanais e abrir as válvulas beamline. Nota: experimentos de calibração anteriores (não é mostrado no vídeo) foram utilizados para encontrar as configurações de tensão para o desempenho ideal do espectrômetro de massa. </li><li> Inicie o programa de aquisição de dados Labview &quot;Geral Interface.vi&quot; (Figura 2) e mover o queimador para a posição desejada através do separador &quot;Motor&quot; no software. Nota: Este código LabVIEW foi desenvolvido na linha de luz e está disponível mediante solicitação. </li><li> Use a guia &quot;Geral&quot; para definir os parâmetros de digitalização, ou seja, o número de passos por eV de energia do fóton. Tipicamente, um tamanho de passo de 0,05 eV éutilizado. </li><li> Use a guia &quot;ALS&quot; para definir a energia do fóton para o valor inicial desejado, e definir a &quot;Energia ALS&quot; para ser &quot;ativo&quot;. </li><li> No painel &quot;Controle&quot;, ative &quot;K6485&quot; para ler a fotocorrente medida pelo fotodiodo. </li><li> Na guia &quot;P7886&quot;, use o botão &quot;Definir parâmetros&quot; para definir o número de varreduras (normalmente entre 2 e 19 2 21), o número de caixas (normalmente 48k), ea largura bin (500 psec). </li><li> Digite um caminho de arquivo válido e nome e clique em &quot;Start&quot; para iniciar o processo de aquisição de dados controlado por computador. </li></ol></li><li> Aquisição de Mass Spectra - Queimador de digitalização <ol><li> Aplique as tensões como para os exames de energia para a óptica de íons do espectrômetro de tempo-de-vôo em massa e detector de placa de microcanais. </li><li> Abra as válvulas beamline para permitir que o feixe de fótons na câmara. </li><li> Abra os dados acq Labviewprograma uisition &quot;General Interface.vi&quot;. </li><li> Usando a guia &quot;Motor&quot; no software, use o &quot;Jogger&quot; para mover a superfície do queimador o mais próximo possível do cone de amostragem, e definir que posição como a &quot;Origem&quot;. Definir o motor para ser &quot;ativo&quot;. </li><li> Use a guia &quot;Geral&quot; para definir os parâmetros de digitalização, ou seja, o número de passos por mm de movimento queimador. Os valores típicos são de 0-5 mm, em 20 passos, 5-20 mm, em 15 passos, e de 20-30 mm, em 5 passos. </li><li> Use a guia &quot;ALS&quot; para definir a energia do fóton para o valor desejado. Os valores típicos são 8-16,65 eV. </li><li> No painel &quot;Controle&quot;, ative &quot;K6485&quot; para ler a fotocorrente medida pelo fotodiodo. </li><li> Na guia &quot;P7886&quot;, use o botão &quot;Definir parâmetros&quot; para iniciar uma sub-VI (Figura 3) para definir o número de varreduras, ou seja, o número de adde espectros de massad em cima uns dos outros em cada posição do queimador (normalmente entre 2 19 e 2 21), o número de compartimentos (normalmente 48k), e a largura do compartimento (500 psec). </li><li> Fornecer um caminho de arquivo válido e nome e clique em &quot;Start&quot; para iniciar o processo de aquisição de dados automatizado. </li></ol></li></ol><img alt="Figura 2" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51369/51369fig2highres.jpg" width="500" /> Figura 2. Interface gráfica do usuário do programa de aquisição de dados. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51369/51369fig2highres.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 3" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51369/51369fig3highres.jpg" width="500" /> Figura 3. Gráfica interfac usuárioE para introduzir parâmetros scaler multicanal. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51369/51369fig3highres.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> 2. Experiências aerossol <ol><li> Acendendo a pressão atmosférica Near-Chama-flow Oposto <ol><li> Certifique-se de que a água de arrefecimento está fluindo através do queimador, que as saídas de reagentes são aprox. 10 milímetros de distância, e que a câmara de chama é bombeado para a pressão realizável mínima (~ 2 mbar). </li><li> Encha a câmara chama com argônio e levar a pressão até ~ 860 mbar (650 Torr). </li><li> Coloque a bobina de ignição aprox. no centro dos dois pontos de queimador. </li><li> Defina os fluxos de gás da seguinte forma (Ar já deveria estar fluindo porque foi usado para encher a câmara): fluxo de Oxidante: O 2 0,3 L / min e Ar 1,6 L / min; Fluxo oxidante confluem: Ar 2,5 L / min; Fluxo de combustível: H 2 0,3 L / min, Ar 2,5 L / min; Fluxo de combustível confluem: Ar.2,5 L / min. </li><li> Abra as válvulas de hidrogênio e oxigênio, e mudar imediatamente na bobina de ignição. </li><li> Uma vez que a chama está acesa, desligue a bobina de ignição, e recolhê-lo. </li><li> Estabelecer os fluxos desejados de oxigênio, argônio, e combustível. Desligue o fluxo de hidrogênio, e ajustar a pressão e separação saída de reagente para valores desejados para chama-alvo. Nota: As taxas de fluxo para a chama de propano, o que é mostrado no vídeo, são fornecidos em Skeen et ai 4. </li></ol></li><li> Aquisição de uma Aerosol Espectro de Massa <ol><li> Aplique as tensões necessárias para a óptica de íons e detector da AMS. Nota: Os ajustes de tensão para um ótimo desempenho foram encontrados em experimentos de calibração anteriores, que não são mostrados no vídeo. </li><li> Abra o programa de aquisição de dados Labview &quot;General Interface-Contrapondo-Flow.vi&quot;. Nota: Este VI é uma modificação da &quot;General Interface.vi&quot;, em que o controlo do motor tenha sido actualizada acorrespondam às novas necessidades. </li><li> Utilizar a aplicação &quot;jogging com&quot; no separador &quot;Motor&quot; para traduzir o queimador oposta do fluxo, de modo que a microssonda de quartzo está na posição mais próxima da saída de fluxo de combustível (Figura 4). Enquanto nessa posição, redefinir a posição do motor passo a zero. Este procedimento define a posição &quot;origem&quot;. </li><li> Abra lentamente a válvula de esfera quarto de volta permitindo o fluxo da linha chama-amostragem para a lente aerodinâmico sistema (ADL). Confirmar que a pressão na saída da ADL é próximo de 1 x 10 2 mbar. </li><li> Use a guia &quot;Geral&quot; para definir os parâmetros de digitalização, ou seja, o número de passos por mm de movimento gravador (scan queimador) ou energia fóton (varredura de energia). </li><li> Use a guia &quot;ALS&quot; para definir a energia dos fótons desejado, e use a guia &quot;Motor&quot; para mover o gravador para a posição do queimador desejado. </li><li> Use a guia &quot;P7886&quot; e &quot;Set PARÂMETROS &quot;botão nele para definir os parâmetros de aquisição. </li><li> Defina &quot;Motor&quot; (scan queimador) ou &quot;Energia ALS&quot; (varredura de energia) para ser &quot;ativo&quot;. </li><li> Insira um caminho de arquivo válido e nome nos campos apropriados e clique em &quot;Start&quot;. Espectros de massa de aerossóis estão agora tirada automaticamente. </li></ol></li></ol><img alt="Figura 4" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51369/51369fig4highres.jpg" width="500" /> Figura 4. Interface gráfica do usuário para o movimento queimador para a montagem chama oposição de fluxo. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51369/51369fig4highres.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

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Os autores não têm nada a revelar.

A combinação descrita de chama-amostragem e VUV baseada síncrotron de fóton único ionização com espectrometria de massa fornece o olhar mais detalhado sobre a composição química das chamas atualmente possível modelo baseado em laboratório. O espectrômetro de massa fornece detecção universal de todas as espécies de chama amostrados simultaneamente com alta sensibilidade (faixa de ppm) ao longo de uma ampla faixa dinâmica. Instrumental para o sucesso desta técnica é a utilização de fotões VUV gerado por sincrotrão, cujas energias pode ser facilmente ajustada, para proporcionar uma boa selectividade entre os isómeros e de controlo de fragmentação. Este último fator é importante na análise de misturas complexas. As capacidades do experimento descrito são incomparáveis ​​por cromatografia gasosa, que é comumente usado para isômero-separação, e por meio de técnicas de ionização convencionais usando elétrons energéticos. Limitações da técnica baseada em síncrotron surgem do fato de que, especialmente para os maiores índices de massa-carga, many diferentes isômeros são possíveis, que, então, não pode ser identificada exclusivamente, e suas contribuições não podem ser separados de forma confiável 1. Os resultados experimentais, sob a forma de composições de chama resolvido isómero, pode produzir melhoradas modelos cinéticos da química de combustão a um nível molecular excepcionalmente detalhada. As experiências descritas são muito complicados e uma descrição dos procedimentos de solução de problemas está além do que pode ser documentado na seção de protocolo deste manuscrito do vídeo e / ou. Este fato também é verdadeiro para os procedimentos de análise de dados. Modificações para o set-up experimental são normalmente feito off-line entre o &quot;beamtime&quot; atribuída. Devido a importância destas experiências é a determinação quantitativa de produtos intermediários de combustão, é muito importante ter chamas estáveis ​​e reprodutíveis. Além disso, é necessário escolher sabiamente as energias de fótons e os outros parâmetros de digitalização para obter umaconjunto n adequado de dados experimentais que é suficiente para uma determinação confiável da estrutura de chamas. Os experimentos chama realizadas na fonte Advanced Light têm contribuído com sucesso para desvendar a química de formação de benzeno em chamas de hidrocarbonetos 7. Um papel proeminente dos radicais-estabilizado por ressonância como precursores tenha sido estabelecida, por exemplo, com a identificação do propargilo, alilo, e i-C 4 H 5 radicais. Como a formação de benzeno está pensado para ser apenas o primeiro passo no processo global de fuligem-formação, esforços adicionais estão em curso na Advanced Light Source para identificar a composição química das partículas de fuligem amostrados de chama. Em comparação com experimentos semelhantes fuligem-amostragem anteriores 28, esta experiência aerosol-amostragem recém-criada permite a gravação espectros quase-limite de massa, o que significa que a energia do fóton pode ser ajustado precisamente to ser apenas ligeiramente acima energias de ionização dos componentes, evitando assim a fragmentação. Além disso, são também fragmentações evitado através da utilização do processo de vaporização flash sobre o bloco de cobre, com temperatura controlada. No entanto, a experiência é atualmente limitada por não ser capaz de fornecer dados quantitativos. Além disso, os espectros de massa registados são de partícula não específica, mas em média, ao longo de muitas partículas, provavelmente, variando em tamanho e composição. Além disso, a condensação pode e deve ocorrer na sonda de amostragem, o que complica a identificação de espécies associadas com partículas na chama. Além disso, as espécies detectadas deve ser suficientemente volátil para ser vaporizado na temperatura do bloco de cobre (300-400 ° C) sob vácuo. No entanto, os dados qualitativos iniciais sugerem que as composições de espécies precursoras de fuligem são dependentes da estrutura química do combustível e o funcionamento de mecanismos de fuligem precursor de formação são cineticamente dirigido em oposição a thermodynamically. A massa esforços de espectrometria de aerossóis estão atualmente nos estágios iniciais, e os conhecimentos adquiridos até agora identificar mais oportunidades de pesquisa. Os trabalhos futuros sobre os processos de formação de fuligem é provável que o foco sobre a química além do primeiro anel aromático, ou seja, a formação de indeno, naftaleno, antraceno, etc, e seus isômeros. O objetivo final é entender a química (e física) de partícula criação, e desenvolver um modelo preditivo que pode descrever todo o processo de formação de fuligem (de oxidação do combustível a partícula de coagulação).

Estabelecimento de um mecanismo consistente e preditivo para processos de crescimento molecular e formação de fuligem é um dos maiores desafios na combustão química 8,9 investigação. Os processos de combustão são responsáveis ​​por mais da metade da poluição do ar de partículas finas (PM 2,5 - partículas finas definidas por um diâmetro aerodinâmico de ≤ 2,5 mm), e, para reduzir a emissão desses subprodutos da combustão indesejados, é importante conhecer as suas identidades, as concentrações , e a formação de vias 10. A natureza dos subprodutos da combustão é influenciada por o combustível e as condições sob as quais ele é queimado. Muitos estudos têm relacionado as emissões de combustão para efeitos ambientais e de saúde agudos 11-13. Por exemplo, as partículas geradas por combustão tem uma forte influência sobre a qualidade do ar, a visibilidade atmosférica, eo balanço radiativo da atmosfera da Terra. Supõe-se que a composição química do pente aerotransportadopartículas geradas por ustion determina sua toxicidade, que é comumente associado com hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAP). As últimas espécies são considerados os precursores moleculares da fuligem, e que são formados em processos de combustão incompleta. Mais uma vez, para identificar estes processos é ainda um problema difícil. De um modo geral, as reações de combustão, que estão na origem dessas emissões, siga decomposição combustível complicado e vias de oxidação, envolvendo muitas espécies reativas diferentes. Eles estão ligados a uma rede de centenas ou mesmo milhares de reacções cujas taxas dependem da temperatura e da pressão de 14,15. Laminar, pré-misturada, chamas planas estabilizou-queimador, que podem ser estabelecidas a pressões tão baixas quanto 20-80 mbar (15-60 Torr), representam um dos ambientes de combustão padrão comumente utilizados para desvendar essa rede química complexa e investigar o poluente potencial de umy dado combustível prototípico 16. Nesta configuração, o combustível e o oxidante são misturados já quando alcançam a frente da chama; assim, a taxa de combustão é dominada por processos químicos e não por mistura. Ao operar estas chamas a uma pressão sub-atmosférica, a espessura física da região de reacção é aumentada, permitindo uma melhor resolução espacial de temperatura e de concentração de gradientes com técnicas à base de laser ou sonda de amostragem 1,17. A fim de analisar com precisão a composição química das chamas, um instrumento analítico é exigido que proporciona a detecção universal de todas as espécies, simultaneamente, de alta sensibilidade e gama dinâmica, boa selectividade entre os isómeros, e controlo de fragmentação molecular. Um avanço na combustão química pesquisa foi realizada com o uso da espectrometria de massa-amostragem chama para fontes de luz síncrotron, onde sintonizável vácuo ultravioleta (VUV) a radiação é usada para quase threshold de fóton único ionização 5,6. Nas experiências de chama na Advanced Light Source (ALS) do Lawrence Berkeley National Laboratory, que são mostrados no vídeo acompanhante, as amostras de gás são retiradas de dentro das chamas pré-misturadas por um cone de quartzo, expandiu-se em vácuo elevado, e ionizado por VUV fótons 1,5. O set-up experimental está representado esquematicamente na Figura 1. A chave para o sucesso desta experiência tem sido a capacidade de sintonizar a energia dos fótons ionizantes em um conjunto adequado para minimizar ou mesmo evitar fotofragmentação e permitir isômero especificidade 1,3 , 5,18. Como mostrado no vídeo, a eficiência de fotoionização (PIE) curvas podem ser gravados por meio do ajuste da energia fóton 19, que nos permitem identificar espécies isômeros específicos na mistura chama complicada. As curvas de TORTA para espécies individuais geralmente têm características distintas, ou seja, limiares de ionização, formas e intensidades. O vídeo de umlso mostra a abordagem experimental utilizada para determinar os perfis mol-fracção dos componentes individuais, em função da distância para a superfície do queimador. Estas experiências de combustão à base de ALS têm sido focados nos processos de formação de fuligem em chamas de hidrocarbonetos e na oxidação de oxigenados, de última geração, os biocombustíveis derivados de 1,20. Com relação ao problema da fuligem-formação, os experimentos revelaram muitos novos insights. Em resumo, é agora entender-se que a estrutura química do combustível influencia a identidade (bem como a quantidade) das moléculas precursoras e que, por conseguinte, muitos caminhos diferentes pode contribuir para o primeiro passo do processo de formação de fuligem total 7,21. Percepções ainda mais fundo na química fuligem-formação foram ganhos ao identificar os componentes químicos de nanopartículas de fuligem geradas pelo chamas com um espectrômetro de massa de aerossóis baseados em ALS. Nesta nova experiência, que é explained na segunda metade do vídeo, não pré-misturada (difusão) chamas são usados. A montagem experimental é também mostrada na Figura 1. Nesta configuração, a chama é estabelecido a uma pressão quase atmosférica [933 mbar (700 Torr)] entre dois jactos laminares opostas de combustível e oxidante. Como os fluxos de combustível e oxidante permanecem separados fora da zona de reação, essa configuração oferece uma boa oportunidade para analisar os processos de crescimento molecular. Chama-partículas geradas são retirados da chama usando uma microssonda de quartzo e subsequentemente focada com um sistema de lentes aerodinâmico para um alvo de cobre aquecida, em que as partículas de piscar vaporizar e separar nos seus constituintes individuais. Esses blocos de construção moleculares são então ionizado pelos fótons VUV da ALS, e os íons correspondentes são massa selecionada 4. Nem todo o trabalho necessário pode ser mostrado no vídeo, mas os dados de aerossol sugerem que os mecanismos de formação de fuligem pode ser kineticall<html> y e não controlada termodinamicamente. Além disso, os dados também indicam que a amplamente aceita H-abstração-C 2 H (HACA) mecanismo, em que as espécies aromáticas pequenos crescem a hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAPs maiores) 2 além de uma sequência repetitiva de H-abstração e C 2 H 2 reações de adição, não pode explicar todos os componentes das partículas observadas. Combinado com o vídeo, o protocolo seguinte descreve os processos de aquisição de dados. <img alt="Figura 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51369/51369fig1highres.jpg" width="500" /> Figura 1. Diagrama esquemático do feixe molecular-amostragem chama e espectrometria de massa de aerossóis experimentos na fonte luminosa avançada do Lawrence Berkeley National Laboratory. Com as permissões de Refs. 2 e 4.9fig1highres.jpg &quot;target =&quot; _blank &quot;&gt; Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="573">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:71px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:167px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;"></td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">flame-sampling mass spectrometer</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>custom-built</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">aerosol mass spectrometer</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>custom-built</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

flame experiments at the advanced light source: new insights into soot formation processes

Os seguintes protocolos experimentais e no vídeo que acompanha estão preocupados com os experimentos de chama que são executadas no Dynamics Química Beamline da fonte luminosa avançada (ALS) do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley 1-4. Este vídeo demonstra como as estruturas químicas complexas de chamas modelo baseado em laboratório são analisados ​​por espectrometria de massa-amostragem com chama ajustável gerado pelo síncrotron vácuo radiação ultravioleta (VUV). Esta abordagem experimental combina capacidades de resolução de isômeros com alta sensibilidade e um grande alcance dinâmico 5,6. A primeira parte do vídeo descreve experimentos envolvendo estabilizou-queimador, a baixa pressão (20-80 mbar) pré-misturados laminares chamas. Uma pequena de combustível de hidrocarboneto foi usado para a chama seleccionado para demonstrar a abordagem experimental geral. Mostra-se como os perfis das espécies são adquiridas em função da distância da superfície do queimador e como o tunability do VUVenergia do fóton é utilizado vantajosamente para identificar muitos intermediários de combustão com base em suas energias de ionização. Por exemplo, esta técnica tem sido utilizada para estudar os aspectos de fase gasosa dos processos de formação de fuligem, e o vídeo mostra como os radicais-estabilizado de ressonância, como por exemplo C 3 H 3, C 3 H 5, e i-C 4 H 5, são identificadas como importantes intermediários 7. O trabalho tem sido focada em processos de formação de fuligem, e, a partir do ponto de vista químico, este processo é muito intrigante, porque as estruturas químicas contendo milhões de átomos de carbono são montados a partir de uma molécula de combustível possuir apenas alguns átomos de carbono em apenas milissegundos. A segunda parte do vídeo destaca uma nova experiência, em que uma chama de difusão do fluxo contrário e espectrometria de massa de aerossol baseada em sincrotrão são utilizados para estudar a composição química das partículas de fuligem geradas de combustão 4. Os resultados experimentais indicam tchapéu do mecanismo amplamente aceita H-abstração-C 2 H 2-Além (HACA) não é o único processo de crescimento molecular responsável pela formação dos hidrocarbonetos observadas grandes aromáticos policíclicos (HAP).

Um espectro de massa típica dos gases amostrados de chama a partir do queimador de baixa pressão pré-misturado é mostrado na Figura 5. As identidades das espécies contribuem para o sinal são revelados pela eficiência fotoionização amostrado-chamas (PIE) curvas para cada massa-para- carga (m / z) relação e sua comparação com as energias de ionização conhecidos específicos de isômeros e curvas PIE. Exemplos típicos de curvas de PIE amostrados de chama são mostrados na Figura 6 para m / z = 39 (C 3 H 3) e 41 (C 3 H 5). Os dados são tomadas a partir de uma propina chama estequiométrica 22. O sinal é inequivocamente identificado por seus limiares de ionização características para originar do propargílicos e alil radicais ressonantemente estabilizadas. Para muitos valores de m / z, vários isómeros são rotineiramente identificados pela observação de vários limiares. Muitos exemplos foram discutidos exaustivamente na literatura, por exemplo, m / z= 40 (aleno e propino), 44 (etenol e acetaldeído), 54 (1,3-butadieno, 1-butino, 2-butino e), ou 78 (fulveno e benzeno) 23-27. <img alt="Figura 5" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51369/51369fig5highres.jpg" width="500" /> Figura 5. Espectro de massa Time-of-flight. Gravado com fótons de 9,9 eV em 1,25 mm de distância da baixa pressão queimador pré-misturado em um estequiométrica propina-O 2 chama. Todos os picos podem ser facilmente atribuídas a vários intermediários de combustão tal como descrito no passo seguinte. <img alt="Figura 6" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51369/51369fig6highres.jpg" width="500" /> Figura 6. Chama-amostrado curvas de eficiência de fotoionização para m / z = 39 e 41. Os radicais ressonantemente estabilizadas propargilo e umllyl pode ser inequivocamente identificada com base nos limiares de ionização observados. Uma vez que a composição isomérica é conhecido, os espectros de massa são tomadas em várias energias de fotões e de dentro de diferentes posições da chama, conforme descrito acima na secção do protocolo, para permitir a determinação de perfis de fracção molar de isómero específica de cada espécie como um função da distância da superfície do queimador. Perfis molar fracção representativa do fulveno e benzeno numa chama propino estequiométrica da baixa pressão do queimador de pré-misturados são mostrados na Figura 7, 22. Para cada chama, tipicamente um total de 40 a 50 mol-perfis de fracções individuais são determinadas para as espécies que vão desde m / z = 1 (átomo de H) a m / z = 78 (benzeno e / ou fulveno) ou ainda mais alto, dependendo dos objectivos científicos. Esses perfis de fração molar são então utilizados para avaliar as capacidades de previsão dos modelos de combustão química e validate eles. <img alt="Figura 7" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51369/51369fig7highres.jpg" width="500" /> Figura 7. Perfis fração molar experimentais. Perfis de fulveno e benzeno em uma chama propina estequiométrica da baixa pressão queimador pré-misturado. Um espectro de massa de aerossóis típico é mostrado na Figura 8. Foi feita a partir de uma chama de difusão propano-fluxo contrário. Ion sinal foi observado nas espécies com rácios m / z de 150 a 600 exemplares, com um pico em torno de m / z = 226. Ele está além das capacidades experimentais em curso para identificar todas as espécies observadas no espectro de massa ou para desvendar suas possíveis percursos de formação. Tomando como espectros de massa como uma função da distância a partir da saída de combustível, tal como descrito acima (e mostrado no vídeo) fornece perfis espacialmente resolvidas. A repretante exemplo é mostrado na Figura 8 de entrada para as espécies de m / z = 256 (C 20 H 16). Perfis semelhantes podem ser obtidas por qualquer uma das outras espécies, bem como, o que, consequentemente, pode ser utilizado como alvo de validação para qualquer modelo de combustão química. <img alt="Figura 8" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51369/51369fig8highres.jpg" width="500" /> Chama-amostrado espectro de massa Figura 8. Aerossol a partir de um propano-2-O fluxo oposto difusão chama. Entrada A mostra um perfil representativo espacialmente resolvidas para os C 20 H 16 espécies a m / z = 256.

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Flame Experiments at the Advanced Light Source: New Insights into Soot Formation Processes

Amostragem de gás a partir das chamas em escala de laboratório com a análise em linha de todas as espécies de espectrometria de massa é um método poderoso para investigar a mistura complexa de compostos químicos que ocorrem durante os processos de combustão. Juntamente com ionização suave ajustável através da radiação ultravioleta de vácuo gerado pelo síncrotron, esta técnica fornece informações isômero-resolvido e potencialmente livre de fragmento de espectros de massa.

Experimentos chama na fonte luminosa avançada: novos insights sobre processos de formação de fuligem

The following experimental protocols and the accompanying video are concerned with the flame experiments that are performed at the Chemical Dynamics ...

flame-experiments-at-advanced-light-source-new-insights-into-soot

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12.7K visualizações.  Sandia National Laboratories.  Amostragem de gás a partir das chamas em escala de laboratório com a análise em linha de todas as espécies de espectrometria de massa é um método poderoso para investigar a mistura complexa de compostos químicos que ocorrem durante os processos de combustão. Juntamente com ionização suave ajustável através da radiação ultravioleta de vácuo gerado pelo síncrotron, esta técnica fornece informações isômero-resolvido e potencialmente livre de fragmento de...

Vídeo: Flame Experiments at the Advanced Light Source: New Insights into Soot Formation Processes

Polycrystalline Silicon Thin-film Solar cells with Plasmonic-enhanced Light-trapping

One of major approaches to cheaper solar cells is reducing the amount of semiconductor material used for their fabrication and making cells thinner. To compensate for lower light absorption such physically thin devices have to incorporate light-trapping which increases their optical thickness. Light scattering by textured surfaces is a common technique but it cannot be universally applied to all solar cell technologies. Some cells, for example those made of evaporated silicon, are planar as produced and they require an alternative light-trapping means suitable for planar devices. Metal nanoparticles formed on planar silicon cell surface and capable of light scattering due to surface plasmon resonance is an effective approach.
The paper presents a fabrication procedure of evaporated polycrystalline silicon solar cells with plasmonic light-trapping and demonstrates how the cell quantum efficiency improves due to presence of metal nanoparticles.
To fabricate the cells a film consisting of alternative boron and phosphorous doped silicon layers is deposited on glass substrate by electron beam evaporation. An Initially amorphous film is crystallised and electronic defects are mitigated by annealing and hydrogen passivation. Metal grid contacts are applied to the layers of opposite polarity to extract electricity generated by the cell. Typically, such a ~2 &mu;m thick cell has a short-circuit current density (Jsc) of 14-16 mA/cm2, which can be increased up to 17-18 mA/cm2 (~25% higher) after application of a simple diffuse back reflector made of a white paint.
To implement plasmonic light-trapping a silver nanoparticle array is formed on the metallised cell silicon surface. A precursor silver film is deposited on the cell by thermal evaporation and annealed at 23&deg;C to form silver nanoparticles. Nanoparticle size and coverage, which affect plasmonic light-scattering, can be tuned for enhanced cell performance by varying the precursor film thickness and its annealing conditions. An optimised nanoparticle array alone results in cell Jsc enhancement of about 28%, similar to the effect of the diffuse reflector. The photocurrent can be further increased by coating the nanoparticles by a low refractive index dielectric, like MgF2, and applying the diffused reflector. The complete plasmonic cell structure comprises the polycrystalline silicon film, a silver nanoparticle array, a layer of MgF2, and a diffuse reflector. The Jsc for such cell is 21-23 mA/cm2, up to 45% higher than Jsc of the original cell without light-trapping or ~25% higher than Jsc for the cell with the diffuse reflector only.
Introduction
Light-trapping in silicon solar cells is commonly achieved via light scattering at textured interfaces. Scattered light travels through a cell at oblique angles for a longer distance and when such angles exceed the critical angle at the cell interfaces the light is permanently trapped in the cell by total internal reflection (Animation 1: Light-trapping). Although this scheme works well for most solar cells, there are developing technologies where ultra-thin Si layers are produced planar (e.g. layer-transfer technologies and epitaxial c-Si layers) 1 and or when such layers are not compatible with textures substrates (e.g. evaporated silicon) 2. For such originally planar Si layer alternative light trapping approaches, such as diffuse white paint reflector 3, silicon plasma texturing 4 or high refractive index nanoparticle reflector 5 have been suggested.
Metal nanoparticles can effectively scatter incident light into a higher refractive index material, like silicon, due to the surface plasmon resonance effect 6. They also can be easily formed on the planar silicon cell surface thus offering a light-trapping approach alternative to texturing. For a nanoparticle located at the air-silicon interface the scattered light fraction coupled into silicon exceeds 95% and a large faction of that light is scattered at angles above critical providing nearly ideal light-trapping condition (Animation 2: Plasmons on NP). The resonance can be tuned to the wavelength region, which is most important for a particular cell material and design, by varying the nanoparticle average size, surface coverage and local dielectric environment 6,7. Theoretical design principles of plasmonic nanoparticle solar cells have been suggested 8. In practice, Ag nanoparticle array is an ideal light-trapping partner for poly-Si thin-film solar cells because most of these design principle are naturally met. The simplest way of forming nanoparticles by thermal annealing of a thin precursor Ag film results in a random array with a relatively wide size and shape distribution, which is particularly suitable for light-trapping because such an array has a wide resonance peak, covering the wavelength range of 700-900 nm, important for poly-Si solar cell performance. The nanoparticle array can only be located on the rear poly-Si cell surface thus avoiding destructive interference between incident and scattered light which occurs for front-located nanoparticles 9. Moreover, poly-Si thin-film cells do not requires a passivating layer and the flat base-shaped nanoparticles (that naturally result from thermal annealing of a metal film) can be directly placed on silicon further increases plasmonic scattering efficiency due to surface plasmon-polariton resonance 10.
The cell with the plasmonic nanoparticle array as described above can have a photocurrent about 28% higher than the original cell. However, the array still transmits a significant amount of light which escapes through the rear of the cell and does not contribute into the current. This loss can be mitigated by adding a rear reflector to allow catching transmitted light and re-directing it back to the cell. Providing sufficient distance between the reflector and the nanoparticles (a few hundred nanometers) the reflected light will then experience one more plasmonic scattering event while passing through the nanoparticle array on re-entering the cell and the reflector itself can be made diffuse - both effects further facilitating light scattering and hence light-trapping. Importantly, the Ag nanoparticles have to be encapsulated with an inert and low refractive index dielectric, like MgF2 or SiO2, from the rear reflector to avoid mechanical and chemical damage 7. Low refractive index for this cladding layer is required to maintain a high coupling fraction into silicon and larger scattering angles, which are ensured by the high optical contrast between the media on both sides of the nanoparticle, silicon and dielectric 6. The photocurrent of the plasmonic cell with the diffuse rear reflector can be up to 45% higher than the current of the original cell or up to 25% higher than the current of an equivalent cell with the diffuse reflector only.

Polycrystalline silicon thin-film solar cells on glass are fabricated by deposition of boron and phosphorous doped silicon layers followed by crystallisation, defect passivation and metallisation. Plasmonic light-trapping is introduced by forming Ag nanoparticles on the silicon cell surface capped with a diffused reflector resulting in ~45% photocurrent enhancement.

Silício policristalino de película fina de células solares com plasmonic avançada Luz-caça com armadilhas

One of major approaches to cheaper solar cells is reducing the amount of semiconductor material used for their fabrication and making cells thinner. To ...

Engenharia

Angle-resolved Photoemission Spectroscopy At Ultra-low Temperatures

The physical properties of a material are defined by its electronic structure. Electrons in solids are characterized by energy (&omega;) and momentum (k) and the probability to find them in a particular state with given &omega; and k is described by the spectral function A(k, &omega;). This function can be directly measured in an experiment based on the well-known photoelectric effect, for the explanation of which Albert Einstein received the Nobel Prize back in 1921. In the photoelectric effect the light shone on a surface ejects electrons from the material. According to Einstein, energy conservation allows one to determine the energy of an electron inside the sample, provided the energy of the light photon and kinetic energy of the outgoing photoelectron are known. Momentum conservation makes it also possible to estimate k relating it to the momentum of the photoelectron by measuring the angle at which the photoelectron left the surface. The modern version of this technique is called Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy (ARPES) and exploits both conservation laws in order to determine the electronic structure, i.e. energy and momentum of electrons inside the solid. In order to resolve the details crucial for understanding the topical problems of condensed matter physics, three quantities need to be minimized: uncertainty* in photon energy, uncertainty in kinetic energy of photoelectrons and temperature of the sample.
In our approach we combine three recent achievements in the field of synchrotron radiation, surface science and cryogenics. We use synchrotron radiation with tunable photon energy contributing an uncertainty of the order of 1 meV, an electron energy analyzer which detects the kinetic energies with a precision of the order of 1 meV and a He3 cryostat which allows us to keep the temperature of the sample below 1 K. We discuss the exemplary results obtained on single crystals of Sr2RuO4 and some other materials. The electronic structure of this material can be determined with an unprecedented clarity.

The overall goal of this method is to determine the low-energy electronic structure of solids at ultra-low temperatures using Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy with synchrotron radiation.

Ângulo resolvido espectroscopia de fotoelétrons em ultra-baixas temperaturas

The physical properties of a material are defined by its  electronic structure. Electrons in solids are characterized by energy (&omega;)  and momentum ...

Integrating a Triplet-triplet Annihilation Up-conversion System to Enhance Dye-sensitized Solar Cell Response to Sub-bandgap Light

The poor response of dye-sensitized solar cells (DSCs) to red and infrared light is a significant impediment to the realization of higher photocurrents and hence higher efficiencies. Photon up-conversion by way of triplet-triplet annihilation (TTA-UC) is an attractive technique for using these otherwise wasted low energy photons to produce photocurrent, while not interfering with the photoanodic performance in a deleterious manner. Further to this, TTA-UC has a number of features, distinct from other reported photon up-conversion technologies, which renders it particularly suitable for coupling with DSC technology. In this work, a proven high performance TTA-UC system, comprising a palladium porphyrin sensitizer and rubrene emitter, is combined with a high performance DSC (utilizing the organic dye D149) in an integrated device. The device shows an enhanced response to sub-bandgap light over the absorption range of the TTA-UC sub-unit resulting in the highest figure of merit for up-conversion assisted DSC performance to date.

An integrated device, incorporating a dye-sensitized solar cell and triplet-triplet annihilation up-conversion unit was produced, affording enhanced light harvesting, from a wider section of the solar spectrum. Under modest irradiation levels a significantly enhanced response to low energy photons was demonstrated, yielding a record figure of merit for dye-sensitized solar cells.

Integrando um Triplet-triplete Annihilation Sistema Up-conversion para melhorar Dye-sensibilizadas Response célula solar para a Luz Sub-bandgap

The poor response of dye-sensitized solar cells (DSCs) to red and infrared light is a significant impediment to the realization of higher photocurrents ...

Failure Analysis of Batteries Using Synchrotron-based Hard X-ray Microtomography

Imaging morphological changes that occur during the lifetime of rechargeable batteries is necessary to understand how these devices fail. Since the advent of lithium-ion batteries, researchers have known that the lithium metal anode has the highest theoretical energy density of any anode material. However, rechargeable batteries containing a lithium metal anode are not widely used in consumer products because the growth of lithium dendrites from the anode upon charging of the battery causes premature cell failure by short circuit. Lithium dendrites can also form in commercial lithium-ion batteries with graphite anodes if they are improperly charged. We demonstrate that lithium dendrite growth can be studied using synchrotron-based hard X-ray microtomography. This non-destructive imaging technique allows researchers to study the growth of lithium dendrites, in addition to other morphological changes inside batteries, and subsequently develop methods to extend battery life.

Synchrotron-based hard X-ray microtomography is used to image the electrochemical growth of dendrites from a lithium metal electrode through a solid polymer electrolyte membrane.

Falha Análise de Baterias Usando baseado no Synchrotron microtomografia de raios-X dura

Imaging morphological changes that occur during the lifetime of rechargeable batteries is necessary to understand how these devices fail. Since the advent ...

Measurement of X-ray Beam Coherence along Multiple Directions Using 2-D Checkerboard Phase Grating

A procedure for a technique to measure the transverse coherence of synchrotron radiation X-ray sources using a single phase grating interferometer is reported. The measurements were demonstrated at the 1-BM bending magnet beamline of the Advanced Photon Source (APS) at Argonne National Laboratory (ANL). By using a 2-D checkerboard &#960;/2 phase-shift grating, transverse coherence lengths were obtained along the vertical and horizontal directions as well as along the 45&#176; and 135&#176; directions to the horizontal direction. Following the technical details specified in this paper, interferograms were measured at different positions downstream of the phase grating along the beam propagation direction. Visibility values of each interferogram were extracted from analyzing harmonic peaks in its Fourier Transformed image. Consequently, the coherence length along each direction can be extracted from the evolution of visibility as a function of the grating-to-detector distance. The simultaneous measurement of coherence lengths in four directions helped identify the elliptical shape of the coherence area of the Gaussian-shaped X-ray source. The reported technique for multiple-direction coherence characterization is important for selecting the appropriate sample size and orientation as well as for correcting the partial coherence effects in coherence scattering experiments. This technique can also be applied for assessing coherence preserving capabilities of X-ray optics.

The measurement protocol and data analysis procedure are given for obtaining transverse coherence of a synchrotron radiation X-ray source along four directions simultaneously using a single 2-D checkerboard phase grating. This simple technique can be applied for complete transverse coherence characterization of X-ray sources and X-ray optics.

Medição do feixe de raios X coerência ao longo de múltiplas direções Usando 2-D Checkerboard fase reticulada

A procedure for a technique to measure the transverse coherence of synchrotron radiation X-ray sources using a single phase grating interferometer is ...

Using Synchrotron Radiation Microtomography to Investigate Multi-scale Three-dimensional Microelectronic Packages

Synchrotron radiation micro-tomography (SR&#181;T) is a non-destructive three-dimensional (3D) imaging technique that offers high flux for fast data acquisition times with high spatial resolution. In the electronics industry there is serious interest in performing failure analysis on 3D microelectronic packages, many which contain multiple levels of high-density interconnections. Often in tomography there is a trade-off between image resolution and the volume of a sample that can be imaged. This inverse relationship limits the usefulness of conventional computed tomography (CT) systems since a microelectronic package is often large in cross sectional area 100-3,600 mm2, but has important features on the micron scale. The micro-tomography beamline at the Advanced Light Source (ALS), in Berkeley, CA USA, has a setup which is adaptable and can be tailored to a sample&#39;s properties, i.e., density, thickness, etc., with a maximum allowable cross-section of 36 x 36 mm. This setup also has the option of being either monochromatic in the energy range ~7-43 keV or operating with maximum flux in white light mode using a polychromatic beam. Presented here are details of the experimental steps taken to image an entire 16 x 16 mm system within a package, in order to obtain 3D images of the system with a spatial resolution of 8.7 &#181;m all within a scan time of less than 3 min. Also shown are results from packages scanned in different orientations and a sectioned package for higher resolution imaging. In contrast a conventional CT system would take hours to record data with potentially poorer resolution. Indeed, the ratio of field-of-view to throughput time is much higher when using the synchrotron radiation tomography setup. The description below of the experimental setup can be implemented and adapted for use with many other multi-materials.

For this study synchrotron radiation micro-tomography, a non-destructive three-dimensional imaging technique, is employed to investigate an entire microelectronic package with a cross-sectional area of 16 x 16 mm. Due to the synchrotron&#39;s high flux and brightness the sample was imaged in just 3 min&#160;with an 8.7 &#181;m spatial resolution.

Usando Synchrotron Radiation microtomografia para investigar Multi-escala Pacotes de microeletrônicos tridimensionais

Synchrotron radiation micro-tomography (SR&#181;T) is a non-destructive three-dimensional (3D) imaging technique that offers high flux for fast data ...

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices have used devices prepared by spin coating, a process that is not amenable to large-scale fabrication. This mismatch in device fabrication makes it difficult to translate quantitative results obtained in the laboratory to the commercial level, making optimization difficult. Using a mini-slot die coater, this mismatch can be resolved by translating the commercial process to the laboratory and characterizing the structure formation in the active layer of the device in real time and in situ as films are coated onto a substrate. The evolution of the morphology was characterized under different conditions, allowing us to propose a mechanism by which the structures form and grow. This mini-slot die coater offers a simple, convenient, material efficient route by which the morphology in the active layer can be optimized under industrially relevant conditions. The goal of this protocol is to show experimental details of how a solar cell device is fabricated using a mini-slot die coater and technical details of running in situ structure characterization using the mini-slot die coater.

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Here, we present a protocol to fabricate organic thin film solar cells using a mini-slot die coater and related in-line structure characterizations using synchrotron scattering techniques.

Impressão Fabricação de massa Heterojunction células solares e<em&gt; In Situ</em&gt; Morfologia Caracterização

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices ...

Studying Dynamic Processes of Nano-sized Objects in Liquid using Scanning Transmission Electron Microscopy

Samples fully embedded in liquid can be studied at a nanoscale spatial resolution with Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) using a microfluidic chamber assembled in the specimen holder for Transmission Electron Microscopy (TEM) and STEM. The microfluidic system consists of two silicon microchips supporting thin Silicon Nitride (SiN) membrane windows. This article describes the basic steps of sample loading and data acquisition. Most important of all is to ensure that the liquid compartment is correctly assembled, thus providing a thin liquid layer and a vacuum seal. This protocol also includes a number of tests necessary to perform during sample loading in order to ensure correct assembly. Once the sample is loaded in the electron microscope, the liquid thickness needs to be measured. Incorrect assembly may result in a too-thick liquid, while a too-thin liquid may indicate the absence of liquid, such as when a bubble is formed. Finally, the protocol explains how images are taken and how dynamic processes can be studied. A sample containing AuNPs is imaged both in pure water and in saline.

This protocol describes the operation of a liquid flow specimen holder for scanning transmission electron microscopy of AuNPs in water, as used for the observation of nanoscale dynamic processes.

Estudar processos dinâmicos de Nano porte Objects no líquido utilizando a Transmissão Microscopia Eletrônica de Varredura

Samples fully embedded in liquid can be studied at a nanoscale spatial resolution with Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) using a ...

Experimental Implementation of a New Composite Fabrication Method: Exposing Bare Fibers on the Composite Surface by the Soft Layer Method

The bipolar plate is a key component in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) and vanadium redox flow batteries (VRFBs). It is a multi-functional component that should have high electrical conductivity, high mechanical properties, and high productivity.
In this regard, a carbon fiber/epoxy resin composite can be an ideal material to replace the conventional graphite bipolar plate, which often leads to the catastrophic failure of the entire system because of its inherent brittleness. Though the carbon/epoxy composite has high mechanical properties and is easy to manufacture, the electrical conductivity in the through-thickness direction is poor because of the resin-rich layer that forms on its surface. Therefore, an expanded graphite coating was adopted to solve the electrical conductivity issue. However, the expanded graphite coating not only increases the manufacturing costs but also has poor mechanical properties.
In this study, a method to expose fibers on the composite surface is demonstrated. There are currently many methods that can expose fibers by surface treatment after the fabrication of the composite. This new method, however, does not require surface treatment because the fibers are exposed during the manufacture of the composite. By exposing bare carbon fibers on the surface, the electrical conductivity and mechanical strength of the composite are increased drastically.

A protocol to expose bare fibers on the composite surface by eliminating resin rich area is presented. The fibers are exposed during fabrication of the composites, not by the post surface treatment. The exposed carbon composites exhibit high electrical conductivity in the through-thickness direction and high mechanical property.

Implementação experimental de um novo método de fabricação de compósitos: expondo desencapadas fibras na superfície composta pelo método suave camada

The bipolar plate is a key component in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) and vanadium redox flow batteries (VRFBs). It is a multi-functional ...

Synchrotron X-ray Microdiffraction and Fluorescence Imaging of Mineral and Rock Samples

In this report, we describe a detailed procedure for acquiring and processing&#160;x-ray microfluorescence (&#956;XRF), and Laue and powder microdiffraction two-dimensional (2D) maps at beamline 12.3.2 of the Advanced Light Source (ALS), Lawrence Berkeley National Laboratory. Measurements can be performed on any sample that is less than 10 cm x 10 cm x 5 cm, with a flat exposed surface. The experimental geometry is calibrated using standard materials (elemental standards for XRF, and crystalline samples such as Si, quartz, or Al2O3 for diffraction). Samples are aligned to the focal point of the x-ray microbeam, and raster scans are performed, where each pixel of a map corresponds to one measurement, e.g., one XRF spectrum or one diffraction pattern. The data are then processed using the in-house developed software XMAS, which outputs text files, where each row corresponds to a pixel position. Representative data from moissanite and an olive snail shell are presented to demonstrate data quality, collection, and analysis strategies.

We describe a beamline setup meant to carry out rapid two-dimensional x-ray fluorescence and x-ray microdiffraction mapping of single crystal or powder samples using either Laue (polychromatic radiation) or powder (monochromatic radiation) diffraction. The resulting maps give information about strain, orientation, phase distribution, and plastic deformation.