Исследователи, работающие в рамках международного мегапроекта European XFEL, разработали революционный спектрометр Лауэ. Этот прибор позволяет с невиданной ранее точностью измерять рентгеновское излучение с высокой энергией фотонов. Устройство предоставит новые возможности для анализа перспективных материалов, таких как сверхпроводники и компоненты для химических процессов.
Спектральный состав излучения материала несёт важнейшую информацию о физических процессах, происходящих в его недрах. Особенно выделяется рентгеновское излучение, которое способствует получению данных, характерных для каждого химического элемента. Основой традиционных рентгеновских спектрометров служат огранённые кристаллы из кремния либо германия.
Источник: European XFEL
European XFEL уникален своей способностью выдавать рентгеновское излучение с крайне высокой энергией. По мере увеличения энергии рентгеновских лучей их взаимодействие с кристаллами снижается, осложняя получение данных. Значительная часть излучения проникает через кристалл, не взаимодействуя с ним — это ограничивает возможности традиционных спектрометров при энергиях свыше 15 килоэлектронвольт (кэВ).
Новая система способна обеспечивать точные результаты при энергиях гораздо выше 15 кэВ. Она использует геометрию, в которой лучи проходят через кристалл и рассеиваются на атомных плоскостях, перпендикулярных поверхности. Примечательно, что эффективность анализатора Лауэ увеличивается с ростом энергии. По своей производительности это устройство превосходит существующие конструкции с динамически изогнутыми анализаторами Лауэ.
«Оптимизированная конструкция с постоянной кривизной и уменьшенным радиусом позволяет создавать анализаторы без значительных искажений, упрощая настройку и измерения с помощью спектрометра Лауэ», — поясняет Федерико Лима, научный сотрудник из команды FXE.
Новое устройство, названное High Energy Laue X-ray Emission Spectrometer (HELIOS), уже смонтировано и готово к использованию всеми заинтересованными исследователями European XFEL. HELIOS обеспечивает невероятно точные измерения, ошибку не более 1.2×10-4 при энергии фотонов около 18.6 кэВ. В сравнении с традиционными спектрометрами, HELIOS достигает эффективности в 4–22 раза выше.
Это открывает доступ к изучению специфических электронных переходов в 4d-переходных металлах, которые ранее были труднодоступны для анализа. К таким металлам относятся важнейшие технические элементы: ниобий, молибден, рутений, палладий и серебро. Применение можно найти в исследовании материалов, которые могут служить сверхпроводниками либо элементами батарей для эффективного накопления энергии.
Источник: iXBT
