Abteilung Optik und Strahlrohre
BElChem
Die BElChem-Anlage (Berlin Joint Lab for Electrochemical Interfaces) besteht aus zwei Strahlrohren mit zwei Endstationen in zwei separaten Kabinen und einem zusätzlichen Probenvorbereitungs-/Chemielabor. BElChem-PGM (Plane Grating Monochromator) deckt den Energiebereich der weichen Röntgenstrahlung ab, während BElChem-DCM (eine Strahlführung mit Dipolmagneten) mit einem Doppelkristall-Monochromator (DCM) den Energiebereich der weichen Röntgenstrahlung abdeckt. Ausführliche Informationen finden Sie im technischen Bericht.
Unser Team kümmerte sich um die Planung und den Bau der neuen BElChem-PGM-Strahlführung sowie um die Erneuerung der Bewegungssteuerungen für die DCM-Strahlführung.
PGM beamline
Die Quelle für die BElChem PGM Beamline ist ein planarer Undulator mit einer Periodenlänge von 49,4 mm (U49-2) und einem Mindestabstand von 16 mm. Die optischen Elemente und das Layout der Beamline wurden optimiert, um einen hohen Photonenfluss über einen breiten Energiebereich, insbesondere bei Energien über 800 eV, mit moderater spektraler Auflösung zu liefern. Die Beamline besteht aus drei Spiegeln mit einem Einfallswinkel von 177°. Der kleine Einfallswinkel von 1,5° gewährleistet eine hohe Reflektivität auch bei Photonenenergien über 1000 eV. Der gesamte Photonenenergiebereich wird von einem einzigen, optimierten Blazed-Gitter mit einer Liniendichte von 600 l/mm abgedeckt. Dies macht die BElChem-PGM Beamline sehr benutzerfreundlich, da Experimente durchgeführt werden können, ohne dass die Gitter gewechselt und die Einstellungen der Beamline an verschiedene Gitter angepasst werden müssen. Während die hohe Effizienz des 600 l/mm-Gitters für die meisten Anwendungen die beste Wahl ist, stehen den Nutzern bei Bedarf zwei weitere Gitter mit 400 l/mm (optimiert für niedrige Photonenenergien) und ein 1200 l/mm-Gitter (optimiert für sehr hohe spektrale Auflösung, nicht gezeigt) zur Verfügung. Die Röntgenstrahlen werden durch einen Toroidspiegel M4 auf die Endstation fokussiert. Die durch Strahlverfolgungssimulationen ermittelte Spotgröße beträgt etwa 100 µm × 20 µm (horizontal × vertikal) mit einem 20 µm Austrittsspalt für die meisten Photonenenergien und einer festen Fokuskonstante von cff = 2,25.
DCM Beamline
Die Quelle für BElChem-DCM ist der Dipol-Biegemagnet 4.2. T. Die Beamline besteht aus zwei zylindrischen Spiegeln (M1, M2) und einem Doppelkristall-Monochromator mit einem Si(111)-Kristallpaar. Der Spiegel M1 wird den weißen Strahl auf den ersten Kristall des DCM kollimieren. Die horizontale Fokussierung des Strahls wird durch den zweiten (biegbaren) Kristall des DCM erreicht. Der M2-Spiegel wird zur vertikalen Fokussierung des Strahls und zur Ausrichtung auf die Experimentierposition verwendet. Der nutzbare Photonenenergiebereich wird ungefähr von 2,4 bis 10 keV reichen. Der stromabwärts gerichtete Photonenfluss wird über 1011 Photonen-s-1-0.3A-1/0.1%BW für Photonenenergien bis zu 8 keV liegen. Die Auflösung der Strahllinie wird von etwa 0,2 eV bei 2,4 keV bis 1,3 eV bei 10 keV reichen. Darüber hinaus sagen die Simulationen eine Strahlabmessung von etwa 400 (vertikal) × 200 (horizontal) μm2 voraus, unabhängig von der Photonenenergie am Ort des Experiments.
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