Spektrometer sinar-X superkonduktor pertama di Eropa meningkatkan deteksi foton sebanyak 1000 kali lipat
Para peneliti di Jerman telah menghadirkan spektrometer sinar-X array TES superkonduktor pertama dan satu-satunya di Eropa secara online di sinkrotron BESSY II, sumber cahaya sinkrotron generasi ke-3 yang terkemuka. Instrumen ini dikembangkan dalam kolaborasi antara Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB), Institut Max Planck untuk Konversi Energi Kimia (MPICEC), dan Institut Standar dan Teknologi Nasional (NIST) AS. Ia mengandalkan rangkaian detektor 248 sensor yang dapat mendeteksi foton sinar-X jauh lebih efisien daripada spektroskopi emisi sinar-X (XES) konvensional dan sistem hamburan sinar-X inelastis resonansi (RIXS). Efisiensi pendeteksian fotonnya 100 hingga 1.000 kali lebih tinggi dibandingkan spektrometer emisi sinar-X dispersif panjang gelombang tradisional. Menurut tim, ini akan digunakan untuk menyelidiki sifat elektronik lapisan atom yang tipis, struktur nano, dan sampel atom dan molekul yang sangat encer. Tim berharap instrumen ini dapat memungkinkan banyak eksperimen inovatif baru. Fasilitas Synchrotron spektrometer TES pertama seperti BESSY II menghasilkan pancaran sinar X yang intens yang memungkinkan peneliti menyelidiki struktur dan sifat materi. Namun, teknik seperti XES dan RIXS memerlukan deteksi foton yang dipancarkan sampel setelah berinteraksi dengan sinar-X yang masuk. Hal ini membuat mereka sangat haus foton. Metode-metode ini secara tradisional terbatas pada sampel yang besar atau sangat terkonsentrasi. Spektrometer Transition Edge Sensor (TES) akan memungkinkan studi tentang lapisan atom yang tipis, struktur nano, pengotor, dan sistem molekul yang sangat encer. Susunan detektor berisi 248 sensor. Kredit: Régis Decker / HZB “Detektor foton susunan Sensor Tepi Transisi (TES) superkonduktor yang kini kami operasikan di BESSY II sekitar 100 hingga 1000 kali lebih efisien dalam mendeteksi foton dibandingkan spektrometer XES dan RIXS konvensional,” kata Régis Decker, PhD, ilmuwan HZB yang bertanggung jawab atas instrumen baru ini. Decker menjelaskan bahwa sistem tersebut dapat memberikan wawasan tentang kimia molekuler, biologi molekuler, dan material kuantum. Ini juga melengkapi teknik seperti spektroskopi fotoemisi sudut-terselesaikan (ARPES). ARPES banyak digunakan untuk menyelidiki struktur pita elektronik. Membentuk kembali analisis sinar-X Instrumen ini dapat mempersingkat waktu percobaan secara signifikan. Dalam praktiknya, ini berarti pengukuran yang biasanya memakan waktu berjam-jam dengan sistem konvensional kini dapat diselesaikan hanya dalam beberapa menit. Hal ini memungkinkan para ilmuwan mengumpulkan data dengan lebih efisien dan menyelidiki lebih banyak materi. HZB menunjukkan bahwa spektrometer susunan TES berisi 248 sensor yang bersifat superkonduktor ketika didinginkan hingga 25 miliklvin (mK). Ini hanyalah sebagian kecil dari satu derajat di atas nol mutlak. Hal ini dicapai dengan menggunakan lemari es pengenceran helium-4/helium-3 (He4-He3) yang mirip dengan sistem kriogenik yang digunakan dalam komputer kuantum. Ketika foton sinar-X yang dipancarkan oleh suatu sampel mengenai salah satu sensor, foton tersebut menyebabkan peningkatan suhu kecil yang secara singkat mengganggu keadaan superkonduktor sensor. Perubahan hambatan listrik ini dideteksi melalui rangkaian berdasarkan rangkaian Perangkat Interferensi Kuantum Superkonduktor (SQUID). Spektrometer ini terintegrasi dengan ruang sampel vakum ultra-tinggi khusus yang memungkinkan peneliti mentransfer, menyiapkan, dan mengukur sampel pada suhu mulai dari 10 kelvin (K) hingga suhu kamar. Pengaturan ini dipasang pada beamline BESSY II UE52-SGM, di mana para ilmuwan juga dapat mengontrol polarisasi sinar-X yang masuk. “Kami menantikan untuk menerima proposal penelitian menarik dari komunitas pengguna kami,” Decker menyimpulkan dalam siaran pers.
Diterbitkan : 2026-06-18 00:07:00
sumber : interestingengineering.com
