Szinkrotronspektroszkópiák május 14.

Szinkrotronspektroszkópiák 2009. május 14.

információ www.szinkrotron.hu www.esrf.eu www.aps.anl.gov www.spring8.or.jp http://en.wikipedia.org/wiki/synchrotron http://www.lightsources.org/

Szinkrotrongyorsítók Relativisztikus (közel fénysebességgel mozgó) töltött részecskéket mágnesekkel kicsit eltérítenek a pályájukról: koherens, folytonos energiájú, polarizált, pulzusszerű, nagy fényességű röntgensugárzás keletkezik az eltérülés pályájának érintője irányában.

fényessége (fotonok száma/vertikális szög) 10 6 10 12 - szerese a hagyományos röntgencsövek fényességénél fényessége arányos a töltött részecske energiájával energiatartománya nagyon széles (infravöröstől kemény röntgenig), és általában folytonos eloszlású pályasíkban általában lineárisan polarizált alapvetően jól kollimált (függőleges divergencia: 0,1 1 mrad) lehetséges pulzált sugárzás előállítása (impulzushossz: 10-10 s, periódusidő: 10-6 10-8 s (változtatható))

Szinkrotron Elhajlás egyszerű eset, általában sok elhajlást raknak ügyesen egymás után (ún. undulátorok és wigglerek), ez jelentősen növeli az intenzitást.

Szinkrotronok - történet első gyorsítók (ciklotronok) 1930 körül szinkrotonsugárzás: 1947 felhasználása: 1960- as évek harmadik generációs szinkrotronok: 1992-től

Röntgenspektroszkópia - jövő Számos kisebb, nemzeti szinkrotron speciális célokra, helyi igényekre Intenzív fejlesztési programok a fő szinkrotronokban XFEL: X-ray free electron laser (röntgen szabadelektronlézer), 5 éven belül az USA-ban és Németországban; 9 nagyságrend intenzitásnövekedés

Röntgen- forások fényessége

http://lightsources.org

Európa 15 db ESRF (Grenoble, Fro.): 6 GeV, 1994- Észak- és Dél-Amerika 11 db APS (Argonne ILL, USA): 7 GeV, 1996- Ázsia 8 db SPring-8 (Nishi Harima, Japán): 8 GeV, 1997- Ausztrália 1 db

ESRF Európai intézet Működési költség: kb. 80 M /év Magyarország 2008-ig speciális tag 0,2% hozzájárulással, 2008-tól a CENTRALSYNC konzorcium (Csehország, Szlovákia, Magyarország) tagjaként társult tagország 0,25% hozzájárulással Nyertes magyar pályázóknak térítik az utazást, a szállást és az ellátást

ESRF 844 m átmérőjű tárológyűrű 6 GeV elektronenergia (3. legnagyobb) 40 nyaláb (mérőhely) 2004-es költségvetés: 74 millió euró 600 állandó munkatárs kb. 3500 látogató kutató évente kb. 1600 kutatási pályázat évente helyszín: Grenoble, Franciaország

Madártávlat

Alkalmazások Rugalmas röntgenszóródás (diffrakció) Rugalmatlan röntgenszóródás (fluoreszcencia) Képalkotás (imaging) Atommagon, elektronokon, kristályrácson Femtoszekundumos időfelbontás

NRS A szinkrotronsugárzás magrezonancia-szórása: Mössbauereffektus szinkrotronsugárzással (Bergmann et al. (1994)) A szinktrotronsugárzás magrezonáns előreszórásából származó késleltetett fotonok megfigyelése. A szinkrotronsugárzás sávszélessége sokkal nagyobb a hiperfinom felhasadásénál, így az összes átmenetet egyszerre gerjesztjük. Ezért az eredő időbeli válasz az egyes átmenetek koherens összege (az amplitudók adódnak össze).

NRS A különböző hiperfinom-felhasadt átmenetek által szórt amplitúdók időbeli interferenciája kvantumlebegést (quantum beats) okoz. A kvantumlebegés frekvenciája a hiperfinom kölcsönhatás (pl. a mágneses tér) erősségével arányos. [a következő 3 fólia Nagy Dénes Lajos: Nukleáris rezonanciaszórás (vékonyréteg-alkalmazások) c. előadásából származnak]

Grünsteudel et al.

rugalmatlan röntgenszóródás elektronkilökés egy belső héjról (tipikusan 1s) az üres elektronpálya egy külső pályáról töltődik be (pl. 2p) a pályák közti energiakülönbség röntgenfoton formájában távozik (fluoreszcencia)

rugalmatlan röntgenszóródás megválasztható: a gerjesztő röntgensugár energiája (XAS, TFY-XANES, EXAFS) a detektált fluoreszcens röntgenfoton energiája (XES, PFY- XANES, RXES)

röntgenabszorpciós spektroszkópia

röntgenemissziós spektroszkópia

röntgenemissziós spektroszkópia IAD i = SP SP de i ref

Rezonáns IXS