Probenumgebung

Die Abteilung Probenumgebung  (WI-ASE)

Abteilung Probenumgebung (WI-ASE)

Die Hauptaufgabe der Abteilung Probenumgebung ist die Entwicklung und der Betrieb von neuartigen Probenumgebungskomponenten für BESSY II und die Labore am HZB. Die Probenumgebungskomponenten können dabei fest in die Experimentierplätze integriert sein oder sie werden als modulare Aufbauten in Kombination mit Nutzerservice durch die Abteilung betrieben.

Schwerpunkte der Entwicklung von Probenumgebungskomponenten sind:

• Komplexe Aufbauten mit in situ, operando und multimodalen Messoptionen z.B. für Gasabsorptionseigenschaften, katalytische Prozesse, oder (elektro-)chemische Reaktionen in Batterien und Brennstoffzellen.
• Kontrolle von physikalischen Parametern an der Probenposition wie z.B. Temperatur, magnetische oder elektrische Feldstärke, oder Druck.
• Probenpositionierung und Probenwechsel: Dabei bevorzugen wir modulare Konzepte, einen hohen Grad an Standardisierung für Hard- und Softwareschnittstellen sowie eine vollständige Automatisierung der Versuchsführung.

Zudem betreibt die Abteilung Probenumgebung eine Reihe von Nutzerlaboren und Infrastruktureinrichtungen, die der Nutzerschaft zur Probencharakterisierung und -vorbereitung zur Verfügung stehen (s.u.).

Mitarbeitende der Abteilung WI-ASE finden Sie hier.

Kernkompetenzen der Abteilung WI-ASE:

Entwicklung von operando und in-situ Probenumgebungen

Beispiele:

• Operando-Reaktorzelle zur Untersuchungen von katalytischen Fischer-Tropsch-Reaktionen mit sXAS an der OASE Endstation (EMIL U48).
• Automatisierter Operando Messaufbau zur Untersuchung von Pulverkatylystoren mit XRD und XANES an der MySpot-Strahlrohr (D2).
• Operando Reaktoren zur Untersuchung von Dünnfilmkatalysatoren mit GSAXS und GXRD an den MySpot und KMC-2 Strahlrohr (D2).
• Elektrochemische Zellen für operando sXAS Untersuchungen an der OASE Endstation (EMIL U48).

Inbetriebnahme, Reparatur & Entwicklung von Kryostaten sowie Tieftemperaturservice

Beispiele:

• LN₂-Kryostat für Röntgentomographie an der BAMLine (D2/KMC-2): Entwicklung & Betrieb
  
• Probenkühler 20K für Pink-Beamline bei EMIL (UE48): Entwicklung und Service
  
• ³He-Kryostat an der VEKMAG-Beamline (PM2/D5): Reparatur und Service
  

Hinweis: unser Tieftemperaturservice wird ergänzt durch die Bereitstellung von kryogenen Werkzeugen und Infrastrukturen im Zusammenhang mit dem Betrieb der Probenumgebung, z. B. automatisches Nachfüllsystem für Kryoflüssigkeit, Verwaltung von flüssigem Helium, etc.

Probenumgebungs-Magnetfelder: Beratung, Entwicklung, Installation & Inbetriebnahme

Beispiele:

• Vektor-Magnet an der VEKMAG-Beamline (PM2/D5): Beratung und Service.
• gepulster Hochfeldmagnet am Röntgenstrahlrohr UE46: Integration in Experimentierkammer und Inbetriebnahme.
• EPRoC-Elektromagnet am EMIL (UE48); Entwicklung: Charakterisierung und Inbetriebnahme.

Konstruktion und Bau von Probenhaltern, Probenmagazinen, gekühlten Probentransfereinheiten, differentiellen Pumpstufen etc.

Beispiele:

• Differentielle Pumpstufe (3-stufig) für near-ambient-pressure-Experimente (1 mbar) am CatLab/BELCHEM-UHV-Strahlrohr (UE56): Entwicklung, Konstruktion, Bau und Inbetriebnahme.
• LN₂-Probentransfer-Vakuumkoffer für PEAXIS-Strahlrohr (U41): Entwicklung, Konstruktion und Bau.
• Probenhalter für Proteinkristallzüchtung am MX-Strahlrohr (D14): Entwicklung und Fertigung.
• Probenmagazin für zehnfach Omicron-Probenhalter am CoESCA-Strahlrohr (UE52): Entwicklung, Konstruktion und Fertigung.
• Differentielle Pumpstufe (2-stufig) für near-ambient-pressure-Experimente (1 mbar) am METRIX-Strahlrohr (U41): Entwicklung & Konstruktion.

Nutzerservice

Verschiedene Probenumgebungsgeräte (z.B. Kühler, Öfen, Gasmisch- und Dosieranlagen, Druck- und Feuchtikeitsregler, spezielle Probenzellen, Gasanalytik)  und Infrastruktureinrichtungen zur Probencharakterisierung (z.B. UV_VIS Spektrometer) und Probenvorbereitung (z.B. Inertgas-Handschukasten) stehen den BESSY-II Nutzern als Serviceleistung der Probenumgebung zur Verfügung. Diese können über einen Buchungskalender von den Beamline-Verantwortlichen gebucht werden:

• betreute Infrastruktureinrichtungen der Probenumgebung finden Sie hier.
• ausleihbare Gerätschaften der Probenumgebung finden Sie hier.
• Buchungskalender zur Reservierung oder Ausleihen (nur über das HZB-Intranet der Abteilung verfügbar)

Weitere Projekte und Aktivitäten:

Projektkooperationen

• SECoP: Sample Environment Communication Protocol
• Car-O-Sene: Katalysatoren für nachhaltige Kraftstoffe
• Rock-IT: Ferngesteuerte & IT-gestützte Katalyse unter Operando-Bedingungen
• LEAPS-INNOV: Rotierende Nanopositioniersysteme für die Röntgentomographie @ U41-TXM

Aktivitäten in HZB-Laboren (Core-Labs)

• Physical properties lab (former LaMMB)
  In Zusammenarbeit mit dem Institut für Quantenphänomene in neuartigen Materialien (QM-IQM) bieten wir ergänzende Labore für Messungen zur Probencharakterisierung an.
• Gas Adsorption Lab (DEGAS)
  Gasadsorptionsprobenumgebungen, die ursprünglich für Neutronenexperimente am HMI entwickelt wurden, stehen nach entsprechenden Modifikationen für In-situ-Untersuchungen mit Röntgenstrahlen am BESSY zur Verfügung.

Elektronisches Auftragsformular WI-ASE

- in Vorbereitung -  (nur im HZB-Intranet der Abteilung WI-ASE verfügbar)

Nützliche Informationen und Links

• "The International Society for Sample Environment" ISSE
• SECoP-Kooperation
• SECoP workshop, HZB 2023
• International Workshop of Sample Environment at Scattering facilities, Potsdam 2018
• International ISSE school for sample environment, HZB 2019

Weitere nützliche Informationen

• Kühlmittel-Füllstand
• Flüssiggas-Management
• WIKI Probenumgebung
  
  (nur im HZB-Intranet der Abteilung WI-ASE verfügbar)

Publikationsliste (Auswahl)