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23.07.2024

08.08.2023

Diamantsensor misst die Position einzelner Röntgenblitze

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Mit einem speziellen Diamantsensor ist es Forschenden am European XFEL gelungen, die Position der von der Anlage erzeugten extrem intensiven und kurzen Röntgenblitze präzise zu messen - und zwar pulsaufgelöst im Megahertz-Takt und ohne den Röntgenstrahl signifikant zu stören.

Um Experimente an Freie-Elektronen-Röntgenlasern wie dem European XFEL erfolgreich durchführen zu können, müssen die Forschenden die Intensität, das Spektrum und die Position des Röntgenstrahls so genau wie möglich kennen. Außerdem müssen diese Parameter auf eine minimal-invasive Weise gemessen werden, die die Strahleigenschaften so wenig wie möglich beeinträchtigt.

Da die von der Anlage erzeugten Röntgenblitze extrem intensiv und kurz sind, mit Dauern im Femtosekundenbereich, sind diese Messungen sehr anspruchsvoll zu realisieren. Aktuelle Röntgenkameras liefern beispielsweise genaue Informationen über die Strahlform und -position, allerdings nur mit 10 Hertz, d. h. zehnmal pro Sekunde und somit gemittelt über mehrere hundert Pulse.

Mit einem speziellen Diamantsensor ist es Wissenschaftlern am European XFEL nun gelungen, die horizontale und vertikale Position des Röntgenstrahls nicht-invasiv bei einer Wiederholrate von 2,25 Megahertz - also Puls für Puls aufgelöst - mit einer Messunsicherheit von etwa 5 Mikrometern zu bestimmen, was bei einer Strahlgröße von 500 Mikrometern einer Unsicherheit von etwa 1 % entspricht.

"Die pulsaufgelösten Messungen der Strahlposition, die unser Sensor liefert, werden einen wertvollen Beitrag zu den am European XFEL durchgeführten Experimenten leisten und deren Präzision auf ein völlig neues Niveau heben", betont die Erstautorin Tuba Çonka Yιldιz von der Gruppe X-Ray Photon Diagnostics. Das Forschungsteam von European XFEL und CEA-List an der Universität Paris-Saclay in Frankreich hat seinen Durchbruch in der Zeitschrift Optica veröffentlicht.

» Originalpublikation

Quelle: European XFEL GmbH