Abteilung Optik und Strahlrohre
Femtoslicing HR: Ein neuer Strahlrohzweig für hochauflösende fs-XAS und fs-XMCD bei BESSY II+
Nach zwei Jahrzehnten erfolgreicher slicing-Experimente mit 100 fs [FWHM] Röntgenpulsen mit variabler Polarisation von 400 - 1400 eV an der UE56/1 ZPM beamline bei BESSY II arbeiten wir an einem Upgrade, das Experimente mit einer etwa um den Faktor 10 höheren Energieauflösung (E/ΔE > 4000) unter Beibehaltung der hohen Zeitauflösung von 100 fs [FWHM] und der variablen (elliptischen) Polarisation ermöglichen wird. Zu diesem Zweck wird ein neuer Zweig der UE56/1-Beamline mit einem horizontalen Ablenkungswinkel von 2° eingerichtet. Die unvermeidliche zeitliche fs-Röntgenpulsverlängerung aufgrund der diffraktiven Optik wird umgangen, indem Pump-Probe-Experimente in einem Zwischenfokus in "weißem" Licht vor der Monochromatisierung unter Verwendung eines von bis zu 11 lithographisch hergestellten VLS-Gittern (blazed) durchgeführt werden.
Dieser Aufbau ermöglicht zeitaufgelöste XAS / XMCD-Messungen in Transmissionsgeometrie mit einer Auflösung von 100 fs. Der Detektor, ca. 37 m stromabwärts vom Quellpunkt, ist ein TimePix-Detektor in Kombination mit einem gatebaren MCP-Stapel. Darüber hinaus ist eine eventuelle künftige Erhöhung der Repetitionsrate (jetzt 6 kHz) geplant, unterstützt durch ein neues Füllmuster, das die sequentielle Erzeugung von 100 fs Röntgenpulsen aus mehreren Elektronenpaketen des BESSY II Speicherrings nutzt.
Die wichtigsten wissenschaftlichen Anwendungen für diese neue Beamline sind Untersuchungen der fs-Magnetisierungsdynamik in dünnen Filmen, bei denen laserinduzierte magnetische und elektronische Dynamiken mittels XAS und XMCD in Transmissionsgeometrie auf bisher nicht messbare spektrale Veränderungen, bei einer auf die Kernlochlebensdauer begrenzten spektralen Auflösung, untersucht werden können. In der vorliegenden Arbeit zeigen wir den konzeptionellen Aufbau des gesamten Experiments, das optische Layout, das Raytracing und die Leistungsfähigkeit der Optik und der Detektoren, sowie erste Ergebnisse der Inbetriebnahme.
© 04/25 K.H.