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Entwicklung von Methoden und Instrumenten für Synchrotronröntgenstreuung

Hochenergetische Synchrotronröntgenstreuung

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Hochenergetische Synchrotronstrahlung mit Photonenenergien um 100 keV wechselwirkt wesentlich schwächer mit Materie als konventionelle Röntgenstrahlung von ca. 10 keV Photonenenergie. Auch in Metallen erreicht die Eindringtiefe mehrere Millimeter, Extinktion ist meist vernachlässigbar, die Impulsraumauflösung ΔQ/Q erreicht leicht 10-5 bei einem Fluß von ca. 1011 Photonen pro Sekunde. Wir haben Pionierarbeit geleistet bei der Untersuchung magnetischer Materialien mit hochenergetischer Röntgenstrahlung bis 500 keV Photonenenergie. An der Advanced Photon Source APS in Argonne bei Chicago haben wir am Undulatorstrahl der MuCAT Kollaboration eine Station für hochenergetische Röntgenstrahlung aufgebaut, die mit einem Einkristalldiffraktometer und Flächendetektor ausgerüstet ist. Typische Anwendungen reichen von der Untersuchung von Fehlordnungsstreuung, Spin-, Ladungs- und Orbitalordnung, sowie Gitterverzerrungen an Einkristallen über PDF (Messung der Paarverteilungsfunktionen) an poly- und nanokristallinen Proben bis hin zur Bestimmung der Nahordnung in levitierten metallischen Schmelzen.

Thomas Brückel

A new portable UHV goniometer for resonant soft x-ray scattering (RSXS)

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Most available soft x-ray scattering chambers host two-circle diffractometers. This geometry leads to severe restrictions for sample rotations around the surface normal (φ-circle) and sample tilting (χ-circle). To overcome these limitations, a new portable goniometer has been built, which makes it feasible to adjust samples along χ (±2.5°, even at temperatures down to 10 K) and φ (360°, above 220 K). This miniature goniometer thus dramatically improves the efficiency of soft x-ray scattering chambers and can be used to unravel the ordering phenomena of lattice, charge, orbital and spin degrees of freedom in complex oxides by the RSXS technique.

Yixi Su

Resonant X-ray scattering with polarization analysis

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A significant resonant enhancement of scattering signals can often be observed when X-ray energies are tuned to the vicinity of the absorption edge of an element. This resonant effect has been found highly sensitive to local symmetry, chemical and electronic states of resonant atoms. Nowadays resonant X-ray scattering has emerged as a very powerful technique to obtain the information about charge, orbital and magnetic degrees of freedom in complex materials, by combining spatial modulation resolved diffraction method and electronic structure resolved spectroscopic approach. An important aspect of resonant scattering is that it strongly depends on the polarization of both incident and scattered X-rays. This is due to the tensorial character of atomic scattering factors near the absorption edge. We have employed this technique to investigate complex charge, orbital and magnetic ordering phenomena in highly correlated electron systems such as La1-xSrxMnO3 and Fe3O4.

Yixi Su; Thomas Brückel


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