Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Tại vòng lưu trữ BESSY II, một nhóm nghiên cứu đã cho thấy mức độ độc hại của bức xạ synchrotron phân cực tròn có thể được chuyển đổi nhanh hơn – nhanh hơn tới một triệu lần so với trước đây. Họ đã sử dụng một bộ chuyển động kép hình elip và vận hành vòng lưu trữ trong chế độ được gọi là hai quỹ đạo. Đây là một chế độ hoạt động đặc biệt chỉ mới được phát triển gần đây tại BESSY II và cung cấp cơ sở cho việc chuyển đổi nhanh.
Trong các nguồn bức xạ synchrotron như BESSY II, các chùm electron quay quanh vòng lưu trữ với tốc độ gần như tốc độ ánh sáng. Chúng buộc phải phát ra các xung ánh sáng cực kỳ sáng với các tính chất đặc biệt bằng các cấu trúc từ tính định kỳ (bộ chuyển động).
Các bộ chuyển động elip có thể được sử dụng để tạo ra các xung ánh sáng phân cực tròn hiển thị một tính năng gọi là độ xoắn: sự phân cực đi theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ. Các cấu trúc từ tính trong vật liệu phản ứng khác nhau với ánh sáng phân cực tròn: Tùy thuộc vào độ bất lực của các xung tia X, chúng ít nhiều hấp thụ bức xạ này.
Từ những năm 1980, điều này đã được khai thác trong các thí nghiệm được gọi là XMCD (Dichroism tròn X-quang) để nghiên cứu các thay đổi tĩnh và động trong vật liệu từ tính hoặc để hình ảnh cấu trúc nano từ tính trên bề mặt.
Đặc biệt đối với các kỹ thuật hình ảnh như vậy, cộng đồng người dùng tại các nguồn bức xạ synchrotron từ lâu đã mong muốn khả năng nhanh chóng chuyển đổi độ bất lực của ánh sáng, chủ yếu là do điều này trực tiếp dẫn đến độ tương phản hình ảnh từ tính làm cho các bit trong các thiết bị lưu trữ dữ liệu từ tính có thể nhìn thấy và định lượng được.
Trong các bộ chuyển động hình elip điển hình cho BESSY II (APPLE II) được phát triển bởi nhóm xung quanh Johannes Bahrdt, tính bất lực của ánh sáng được chuyển đổi bằng sự dịch chuyển cơ học của các nam châm vĩnh cửu mạnh dài hàng mét, một quá trình đôi khi mất đến vài phút.
Tuy nhiên, phương pháp mới này dựa trên sự kết hợp của các bộ chuyển động như vậy với quỹ đạo đặc biệt của chùm electron trong vòng lưu trữ – được tạo ra bởi cái gọi là TRIBs (xô đảo cộng hưởng ngang). TRIB đã được khám phá thực nghiệm bởi chuyên gia máy gia tốc Tiến sĩ Paul Goslawski tại BESSY II. Mặc dù đường đi của các electron trong vòng lưu trữ thường đóng sau một quỹ đạo, ở chế độ TRIB, các electron chạy trên các quỹ đạo khác nhau trong các quỹ đạo liên tiếp và do đó có thể phát ra các xung tia X từ các cấu hình từ trường khác nhau, Tiến sĩ Karsten Holldack và Tiến sĩ đề xuất Julian Bahrdt chia sẻ.
Gần đây, họ đã có thể chỉ ra rằng ý tưởng của họ thực sự hoạt động với sự trợ giúp của bộ khử âm kép UE56-2 tại BESSY II trong một thí nghiệm: Khi đi qua một sự sắp xếp nam châm được chuẩn bị đặc biệt của bộ khử âm kép này, các chùm electron từ các quỹ đạo khác nhau trong Chế độ TRIB phát ra các photon tia X có cùng bước sóng nhưng ngược lại phân cực tròn.
Do đó, về nguyên tắc, tín hiệu XMCD từ các mẫu từ tính giờ đây có thể được nghiên cứu trong khoảng thời gian chỉ 1 micro giây với các xung ánh sáng phân cực tròn phải và trái. Trong thí nghiệm thí điểm, tín hiệu XMCD từ một mẫu từ tính (niken trong permalloy) đã được phát hiện từ cuộc cách mạng đến cuộc cách mạng và sự thay đổi độ tự động nhanh (MHz) có thể được thể hiện rõ ràng. Với các bộ chuyển động mới được thiết kế cho mục đích này, các đường tia đặc biệt với thay đổi độ tự động cực nhanh có thể được cung cấp tại BESSY II ở chế độ TRIBs. Cuối cùng thời gian chuyển đổi có thể co lại thành nano giây.
Triển vọng: BESSY III
“Chúng tôi thực sự rất vui mừng khi sự phát triển Two-Orbit / TRIBs cho phép bây giờ đã là những thử nghiệm mới tại BESSY II,” Goslawski nói. Đây cũng sẽ là một lựa chọn hấp dẫn cho BESSY III. Kết quả hiện đã được công bố trên tạp chí Nature Communications Vật lý .
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :