2.1. 阶段A的NRVS测量

SPring-8 BL09XU处的NRVS波束线已在其他地方详细描述（Seto等。, 2009; 尤达等。, 2012)如图1所示(一)。同步电子辐射产生的X射线首先被转换成带有E类=14.4 keV和ΔE类=1 eV（通过高热负荷单色仪）；然后进一步将其转换为梁E类=14.4 keV和ΔE类≃1 meV由HRM提供光子通量在14.4千电子伏时，当时为~1.4×10⁹ 光子⁻¹0.8 meV能量带宽，或～2.5×10⁹ 光子⁻¹能量分辨率为1.1 meV。光束尺寸约为0.6 mm（高）×1 mm（宽）。阶段A用于NRVS测量，阶段B用于能量校准测量。阶段A和阶段B的测量柜如图1所示(b条).

在A阶段，使用标准实验程序在带有液氦（LHe）流动低温恒温器（Smith）的标准装置上记录NRVS光谱等。, 2005; 肖等。, 2005). 光谱的测量范围通常为−30 meV至70–100 meV，具体取决于样品。延迟核荧光和铁K（K）α荧光记录采用2×2雪崩光电二极管（APD）探测器阵列，并用数据采集电子设备进行处理。不同样品的最大共振峰不同(例如100–2000计数s⁻¹). NRVS光谱分析使用凤凰软件包（Sturahn等。, 1995)，其中校准了观察到的原始NRVS光谱（至核共振峰），并将其归一化（至我₀变化），求和并转换为⁵⁷Fe部分振动态密度（PVDOS）。下文中的NRVS或PVDOS实际上是指PVDOS光谱，除非使用原始NRVS指定。

2.2. 通过A级的近光

在阶段A，样品的上表面和主室的铍窗口之间有一个~1毫米的空间（Wang等。, 2012)，如图1所示(c（c）₁)和1(c（c）₂)14.4keV光束的一部分可以通过阶段A的样品，另一部分可以穿过～1mm的空间到达阶段B的样品。在A和B的样品上同时进行的NRVS测量构成了一个就地校准。

图2(一)和2(b条)显示信号电平（计数s⁻¹)对于在几种情况下在B处测量的Fe NRVS：（i）当空的低温恒温器底座位于a级主室中时，束流通道大约有2.7 mm的空间（位置之间的黑色曲线Z_一和Z_d日); （ii）约有1.8 mm的空间，带有一个空的Lucite样品架（蓝色，介于Z_b条和Z_d日); （iii）空间减小至～0.4 mm，信号水平下降至～50%，实际[Fe₄S公司₄氯₄]⁼A处的样品（红色，介于Z_c（c）和Z_d日). 这些尺寸通常与实际结构尺寸一致。职位Z_一,Z_b条,Z_c（c）和Z_d日与图1相同(c（c）₂).绿色曲线显示[Fe的NRVS信号₄S公司₄氯₄]⁼在A。

图2 (一)B处的Fe NRVS信号（黑色、蓝色和红色）与相对光束位置(Z)：黑色曲线适用于空的低温恒温器底座；蓝色代表空样品架；红色代表真实样品（[Fe4S公司4氯4]=)在A.LettersZ一,Zb条,Zc（c）和Zd日分别标明低温恒温器底座、样品架内底、样品顶面和真空室顶部窗口的截止线。(b条)放大(一). 酒吧Z1,Z2,Z三和Z4对于就地校准。绿线表示[Fe4S公司4氯4]=A处的NRVS信号。

如图1所示，A处主样本的左侧和右侧也有空格(c（c）_三)（位置1或3）。这些空间也可用于允许X射线束通过。在我们的实践中，将A级向右移动可获得最佳结果X（X）=4 mm[图1(c（c）_三)，位置1]。阶段A的高度(Z)和倾斜角度(θ)还需要对完整的光束通道进行较小的优化。NRVS测量（A处）和能量校准（B处）的位置可以来回切换[(X（X）₁,Z₁,θ₁)(X（X）₂,Z₂,θ₂)]在1或2分钟内，而不是在样品更换过程中的1小时内。因此，第二个程序称为快速切换校准程序。

2.3. B级NRVS测量

在A级后面约1m处，B级被设置为使用穿过A的光束[图1(一)和1(b条)]用于能量校准测量。B处的NRVS测量程序与A处的相同，但使用的是单元素APD。粉末⁵⁷Fe或⁵⁷富铁Fe₂O（运行）_三被用作我们新的校准测量的校准样品。B处的校准测量是在室温（RT）下进行的。

2.4. 样品

粉末样品[Et₄否][⁵⁷氯化铁₄]（[氯化铁₄]⁻（简称史密斯）等。, 2005)在密歇根大学合成，并在a阶段的常规能量校准程序中用作标准样品（史密斯等。, 2005; 肖等。, 2005, 2006). 粉末⁵⁷Fe或⁵⁷Fe标记的Fe₂O（运行）_三从Isoflex（旧金山，加利福尼亚州，美国）购买，并在B阶段用于我们的新校准程序。对于相关实验，⁵⁷铁（edt）（CO）₂（项目经理_三)₂（郭等。, 2008)在伊利诺伊大学香槟分校合成；（NH₄)₂镁⁵⁷铁^二（中国）₆{或[MgFe（CN）₆]⁼}（Chumakov&Rüffer，1998年)在ESRF BL18测量并引用。以上所有样品均为⁵⁷铁标记。天然丰度KGdFe^二（中国）₆和KEuFe^二（中国）₆{或[EuFe（CN）₆]⁻和[GdFe（CN）₆]⁻}（Shokouhimehr公司等。, 2010; 黄等。, 2010)在肯特州立大学合成。100%-⁵⁷铁和10%-⁵⁷铁/90%-⁵⁴Fe标记[Fe₄S公司₄氯₄]（哲学博士₄P）₂样品（[Fe₄S公司₄氯₄]⁼和[^X（X）铁₄S公司₄氯₄]⁼以下简称）由加州大学戴维斯分校编写。

省略了在阶段A测量的非校准样品的详细信息。

3.1. 常规校准

忽略高阶修正（Zhao&Sturahn，2012)，实际能量位置可以用E类_真实的= (K（K）E类_{光突发事件}+ΔE类)，其中E类_真实的代表真正的能量，E类_{光突发事件}代表观测到的能量，ΔE类是能量位置漂移K（K）是能量刻度。因此，能量校准包括：（i）将核共振峰对准E类=0以更正ΔE类; （ii）重新缩放能量轴以获得正确的K（K）值。第（i）部分通常在PHOENIX分析过程中自动获得。在BL09XU上，扫描软件还包括自动重新校准E类=每次扫描前的0位置。对于（ii），K（K）通过比较观测值和发布的[FeCl₄]⁻NRVS光谱（史密斯等。, 2005). 公布的标准光谱在其红外光谱中具有相同的峰值（史密斯等。, 2005). 上述程序如图S1所示(一)和S1(b条)在补充信息中，而一系列[FeCl₄]⁻校准过的K（K）值也如图S2所示。¹获得的K（K）数值似乎介于0.938和0.976之间，跨度约为4%，这对于人力资源管理来说并不意外（Zhao和Sturahn，2012).

由于传统校准需要时间，实际校准间隔约为72小时。对于更频繁的能量校准，必须制定替代程序。

3.2. 一个就地校准

通常有两种类型的能量校准程序：（i）逐个扫描校准和（ii）在一个光束时间内进行多次校准。一个就地校准是一种逐扫描校准，以很好地跟踪能量位置/标度。如图3所示(一)，似乎不可能区分能量标度相差0.1%的光谱。另一方面，很明显可以用0.3%的差异来区分光谱（图3b条). 虽然它不是刚性的，但0.2–0.3%可以用作明确识别光谱偏移的实用指南。图3中的扩展光谱(c（c）)和3(d日)更好地说明了这一实际限制。

图3 Fe（红色）和[FeCl的校准NRVS4]−（橙色）与他们的副本占99.9%(一)和99.7%(b条)标度能量轴（蓝色和绿色）。原始NRVS与标度NRVS之间没有明显差异(一)，虽然在(b条). (c（c）)和(d日)是的扩展版本(一)和(b条)分别是。

我们的首要任务就地校准是为了建立新的（Fe或Fe）之间的相关性₂O（运行）_三)和旧的（[FeCl₄]⁻)标准光谱。结果如图4所示(一)和4(b条).选定用于B阶段校准的样品需要具有以下几个特性：（i）在室温下，它必须在空气中具有化学稳定性；（ii）其在RT下的NRVS或PVDOS光谱需要具有鲜明的特征；和（iii）它必须具有高信号电平（计数s⁻¹). 在原始NRVS和转化PVDOS中，铁粉的峰值均为35.6 meV。粉末Fe₂O（运行）_三有多个峰值，包括PVDOS中35.7、41.0、46.9、50.1 meV的峰值。在目前的实验条件下，Fe的计数约为10000 s⁻¹而铁₂O（运行）_三约15000次计数⁻¹.计数越高⁻¹对于Fe₂O（运行）_三这可能是由于较宽的吸收宽度（在厚样品的情况下，磁分裂较大）。因此，这两个样品都适用于新的校准程序。RT时，[FeCl₄]⁻没有尖峰，只有800秒⁻¹.

图4 在阶段A和阶段B同时测量PVDOS：(一)观察到的[FeCl4]−A处（×0.5，黑色虚线）与B处观察到的Fe（固体红色）；(b条)观察到的[FeCl4]−A处（×0.5，黑色虚线）与观察到的Fe2O（运行）三B（×2，纯蓝色）。实心紫色曲线是[FeCl的标准PVDOS4]−（史密斯等。, 2005).

第二项任务是观察极小的能量转移。由于谨慎就地校准，如图5所示(一)观察到[Fe的小同位素位移为47.5→47.8 meV（0.3 meV，或0.63%）₄S公司₄氯₄]⁼→ [^X（X）铁₄S公司₄氯₄]⁼（图5b条). 扩展的NRVS光谱如图5所示(c（c）)以更好地说明这种0.3 meV的变化。如补充信息中详细讨论的[^X（X）铁₄S公司₄氯₄]⁼综合体具有以下组合⁵⁷铁和⁵⁴Fe位点和来自[⁵⁷铁₂⁵⁴铁₂S公司₄氯₄]⁼（25%）和[⁵⁷铁⁵⁴铁_三S公司₄氯₄]⁼（75%）种。一个简单的Fe-S拉伸估计表明[Fe₄S公司₄氯₄]⁼和[^X（X）铁₄S公司₄氯₄]⁼与观测到的0.3 meV一致。

图5 (一)[Fe的PVDOS4S公司4氯4]=A（纯蓝色）与B处的铁粉（黑色虚线）。(b条)[Fe的Fe校准PVDOS4S公司4氯4]=（蓝色）与[X（X）铁4S公司4氯4]=（红色）。(c（c）)的扩展光谱(b条).

小同位素位移通常有助于识别金属相关振动。例如，（i）在RR实验（Mascarenhas等。, 1989)，1.8厘米⁻¹148.6厘米时降档⁻¹通过替换⁶⁵Cu用于⁶⁴Cu得出结论，峰值是YBa中Cu卷入的振动₂铜₂O（运行）_7–X（X），而不变的112.5厘米⁻¹峰值完全不涉及铜；（ii）与IR（Zhou等。, 2013)，2至3厘米⁻¹之间的能量差¹⁰⁰莫/⁹²钼标记的柠檬酸钼配合物鉴定了配合物中的Mo=O和Mo-O带；以及（iii）在NRVS中⁵⁷铁/⁵⁴[Fe之间的Fe同位素位移₄S公司₄氯₄]⁼和[^X（X）铁₄S公司₄氯₄]⁼也可以帮助精确定位Fe-S振动（Mitra等。, 2011).

如§2.2所述，无法同时优化A和B处的测量。a处NRVS测量的更多信号意味着B处和反之亦然因此，必须在两个样品之间达成平衡的妥协。测量[Fe₄S公司₄氯₄]⁼，其最大信号电平为2350计数s⁻¹，A的信号（[Fe₄S公司₄氯₄]⁼，绿色）和B（铁，红色）在位置上平衡良好Z_三如果能量校准是焦点，如图2所示(b条)在这个位置，两个样品都有～1400次计数⁻¹，相当于[Fe的62%₄S公司₄氯₄]⁼峰值和铁最大值的31%（在就地校准）。在测量中[^X（X）铁₄S公司₄氯₄]⁼（最大NRVS信号=255计数s⁻¹)，A处的样本计数为155秒⁻¹而B处的Fe粉末仍有1400个计数⁻¹.

3.3. A半成品就地校准

当NRVS测量而非能量校准成为焦点时，人们再也无法奢侈地牺牲38%的NRVS信号。在这些情况下，Z₂（图2b条)成为一个替代位置，它牺牲了~15%的NRVS信号，并且具有更弱的（350计数s⁻¹或其最大电平的～7.5%）和噪声较大的校准信号。虽然单次扫描可能不适合跟踪逐次扫描的能量标度，但少量扫描平均光谱仍然适合能量校准。例如，如图6所示(一)，（i）五扫描平均半就地校准光谱（红色虚线）与通过快速切换校准观察到的光谱（绿色实线）重叠良好；（ii）35.6 meV的尖峰仍然清晰。为了进一步改进统计数据，在校准过程中使用质心代替峰值位置。我们称此过程为半就地校准。

图6 (一)原始57使用快速切换程序（实心绿色）和半自动开关测量铁粉NRVS就地程序（使用五次扫描平均光谱，红色虚线）。X（X）1和X（X）2表示Fe 35.6 meV峰值（32–39 meV）的积分范围。(b条)57铁粉监测半就地能量天平K（K） 与时间。开放符号由单次铁扫描分析，红色实线由五次扫描平均光谱分析。

半就地校准过的K（K）值与一束时间的时间如图6所示(b条).单次扫描计算K（K）值（黑色圆圈）看起来分散，可能不反映真实值K（K）从扫描到扫描的值。另一方面K（K）从五次扫描平均光谱（红线）获得的值似乎相当稳定。单次扫描得出的数据在大约110小时的时间内变化在0.955到0.975（2.0%）之间，而五次扫描探测的值在0.957到0.973（1.6%）之间。相邻之间的最大差异K（K）值为0.4%。

这个K（K）变化趋势似乎或多或少遵循一个24h的周期。这与环境温度循环周期一致。

3.4. 快速切换校准

如上所述就地校准会牺牲NRVS测量中A处的信号电平（§3.2)或导致B处能量校准的信号电平不佳（§3.3). 因此，开发了一种快速切换校准程序，以在两个事件之间切换，而不改变NRVS样本。由于B处的校准样品始终处于一个温度（RT），因此从未观察到前两次扫描（使用传统校准）的系统不可再现峰值位置。因此，对于一次能量校准来说，一次扫描就足够了。通过该程序，NRVS测量和能量校准可以使用全光束通量或者。

虽然它不是就地校准方法、较少需要的校准扫描和快速切换时间将每个能量校准时间从3-4小时减少到约30分钟，因此校准间隔从72小时缩短到6小时₂O（运行）_三校准过的K（K）一个特定光束时间内的值如图7所示(一)（蓝色圆圈）。总体变化在0.951和0.965之间，相差约1.4%。另一系列铁校准K（K）单独光束时间的值如图7所示(b条)（0.948–0.958或0.8%）。使用我们所有的快速开关校准，最大校准-校准差异为0.8%（只有一种情况），平均差异为0.4%K（K）值。

图7 能量秤(K（K）值）用Fe获得2O（运行）三PVDOS公司(一)和Fe-PVDOS(b条)使用用于两个不同波束时间的快速切换校准过程。

建议间隔6小时，因为：（i）我们注意到所有间隔6小时的校准都有0.6%（而不是0.8%）的最大校准-校准差异；（ii）它将涵盖K（K）假设24小时热循环。当无法进行6小时校准时，建议采用12–18–12–18小时的交替间隔。事件，如进入单色仪室或长时间光束中断，可能会使HMR晶体的温度改变0.1°以上，并使HRM的能量标度发生百分之几的变化(K（K）). 这种效果可能需要数小时才能恢复。在恢复期间，建议进行更频繁的校准，以监测实际HRM能量。

对于普通NRVS测量，0.4-0.8%的校准精度好吗？让我们看几个例子。假设独立的铁-配体拉伸，表1总结了一些常见的同位素位移，例如⁵⁷铁-¹²C类/¹³C（卡马利语等。, 2013),¹⁴N个/¹⁵N（Tonzetich等。, 2010),¹⁶O（运行）/¹⁸O（执行等。, 2011)和³²S公司/³⁶S（密特拉等。, 2011). 图8(一)–8(c（c）)还举例说明了几个观测到的同位素在¹⁴N个/¹⁵N、，¹⁶O（运行）/¹⁸O和³²S公司/³⁶这些理论和观测到的同位素位移约为振动峰位置的3-4%。图8(d日)说明了Fe-S中氧化还原转变的示例，即约4.6%。因此，快速开关校准非常适合观察上述光谱偏移。

图8 典型NRVS中的各种光谱偏移：(一)的14N个/15N移位（Et4N） [铁4S公司三（否）7]（Tonzetich）等。, 2010); (b条)的16O（运行）/18[Fe中的O位移(μ-O） （N-EtHPTB）（PhCO）]+（执行等。, 2011); (c（c）)的32S公司/36S移入糠秕菌 铁氧还蛋白（含铁4S公司4集群）（Mitra等。, 2011); (d日)氧化还原转变糠秕菌 铁氧还蛋白（米特拉等。, 2011).

3.5. 未来展望

较高的能量校准峰值将导致较低的校准误差栏。此外，断层扫描通常有助于解决关键但薄弱的特征，例如NiFe氢化酶中的Fe-CO/CN（Kamali等。, 2013). 校准截面扫描就地，同一能量段具有显著峰值的校准样品(例如60–80 meV）。复合物[MgFe（CN）₆]⁼在～75 meV（或600 cm）处有一个尖峰⁻¹)（图9一)可用于校准高能断层扫描。

图9 (一)[MgFe（CN）的PVDOS6]=RT时（红色）与[氯化铁4]−LT（绿色）；(b条)未经浓缩的NRVS（a.u.）[X（X）铁（CN）6]−(X（X）=Gd或Eu）；(c（c）)Fe（edt）（CO）的PVDOS2（项目经理三)2在LN下节省了六年2（红色，140 K时）与新鲜样品（蓝色，100 K）。

也存在许多类似的复合物。例如，潜在的医学MRI或细胞成像剂[GdFe（CN）₆]⁻和[EuFe（中国）₆]⁻（Shokouhimehr公司等。, 2010; 黄等。, 2010)Fe-CN峰值约为75 meV（图9b条). 这些光谱中没有弹性峰的小峰漂移反过来说明了需要在同一区域具有特征的标准样品来校准能量轴（图9b条).

LT环境也将扩大我们对校准样品的选择，因为许多配合物在RT下不稳定，但在LT下非常稳定。图9(c（c）)说明了模型复合体Fe（edt）（CO）的PVDOS₂（项目经理_三)₂蓝色曲线显示了2006年测量的初始光谱（郭等。, 2008)[传感器读数T型=10 K，实际值T型=100 K（王等。, 2012)]而红色曲线显示的是2012年测得的光谱（传感器读数T型=120 K，实际值T型=140 K）。比较表明，Fe（edt）（CO）₂（PMe）_三)₂在LN中储存六年后保持稳定₂如果B处有LT室，则该样品应是校准Fe-CO区域的良好样品。

由于校准精度也取决于信号电平，因此，令人欣慰的是，在a处的校准信号会进一步增加，而不会牺牲a处更多的NRVS信号。在当前的实验条件下，使用多元件APD阵列是一种直接的选择；低温环境，使用LHe低温恒温器（肖等。, 2005)，一个LN₂低温恒温器（77K）（Dong等。, 2013)或热电冷却装置（120 K）（门罗，2013)，也应该有助于使光谱峰值更清晰和背景更清洁。此外，更多光束通量由于同步辐射源、插入器件和光束线光学的不断发展，未来将可以使用。