Abstract:
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Untersuchungen magnetischer Proben mittels Fourier- Transformations-Holographie (FTH) und Kleinwinkel-Röntgenstreuung (SAXS). Für magnetische Proben benötigt man hierzu eine resonante, dichroische Absorptionskante. Die 3d-Ferromagnete haben solche Kanten im weichen Röntgenbereich bei jeweils ca. 60 eV und oberhalb von 700 eV. Bislang wurde nur die höherenergetische Resonanz für Orts-aufgelöste Abbildungen genutzt. In dem vorgestellten Grundlagenexperiment konnte erstmals gezeigt werden, dass die Bildgebung magnetischer Domänen mittels FTH auch in dem nieder-energetischen Regime funktioniert. Die Qualität ist dabei vergleichbar mit Abbildungen an der höheren Absorptionskante. Damit eröffnen sich neue Anwendungsfelder an modernen Röntgenstrahlungsquellen, die nur diesen Energiebereich erreichen können. Das betrifft momentan die Hälfte der weltweit zur Verfügung stehenden Freie-Elektronen Röntgenlaser und die meisten kohärenten Laborquellen. Die notwendigen Anpassungen der Experimentier-umgebung und Datenauswertung konnten identifiziert werden. Dies trug dazu bei, dass FTH an den M-Kanten der 3d Ferromagnete mittlerweile standardmäßig bei weiteren Untersuchungen eingesetzt wird. FTH ist eine verfeinerte Methode der Röntgenstreuung, bei der durch Interferenz der vom Objekt veränderten Welle mit einer Referenzwelle ein Hologramm erzeugt wird. Ohne Referenzwelle erhält man nur das Streubild der Probe, welches trotzdem wertvolle Informationen über die räumliche Anordnung der Streuobjekte enthält. In einem zeitaufgelösten Anrege-Abfrage-Experiment konnten anhand der Streubilder zu verschiedenen Zeitpunkten, Strukturveränderungen von magnetischen Domänen im Femtosekundenbereich studiert werden. Auf dieser Zeitskala erfahren magnetische Materialien als Antwort auf die optische Anregung eine ultraschnelle Entmagnetisierung. Im Zuge dieser Entmagnetisierung zeigte sich eine Veränderung des Streubildes, die auf eine starke Modifikation der Domänenwände zwischen entgegengesetzt magnetisierten Bereichen schließen lässt. Mithilfe einer Theorie zum zweidimensionalen Spin-Transport in der Probe, konnte eine schlüssige Erklärung sowohl für die räumliche als auch zeitliche Komponente der Veränderungen gefunden werden.