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Struktur und Dynamik Poster: Mi., 14:00–16:30 M-P161
Erzeugung ultrakurzer Synchrotronpulse durch
C. Stamm 1 , T. Kachel 1 , N. Pontius 1 , R. Mitzner 2 , T. Quast 1 , K. Holldack 1 ,
S. Khan 1 , H.A. Dürr 1 , W. Eberhardt 1
1 BESSY mbH, 12489 Berlin, Germany – 2 Physikalisches Institut der Universität
Münster, 48149 Münster, Germany
Experimentelle Techniken zur Untersuchung ultraschneller dynamischer Prozesse in
Festkörpern, Flüssigkeiten und Gasen waren bislang weitgehend auf den Gebrauch
ultrakurzer optischer Laserpulse begrenzt, mit denen Details dieser Vorgänge stroboskopartig
abgebildet werden können. Hierbei sind jedoch die beobachtbaren physikalischen
Aspekte auf den Bereich eingeschränkt, der mit spektroskopischen Methoden im
optischen Wellenlängenbereich zugänglich ist. Eine weitreichende und vielversprechende
Erweiterung dieser Technik verspricht der Gebrauch von ultrakurzen Röntgenpulsen,
der die hohe Zeitauflösung mit dem enormen Potential der Röntgenspektroskopie
kombiniert, die z.B. Element- und Ortsspezifität sowie die Untersuchung magnetischer
Phänomene erlaubt. Die bisherige Pulsdauer von an Synchrotronstrahlungsquellen erzeugter
Röntgenstrahlung liegt jedoch mit typischerweise 50 ps zwei bis drei Größenordnungen
über der erforderlichen Zeitauflösung.
Am Berliner Elektronenspeichering BESSY ist während der vergangenen zwei Jahre
ein Konzept realisiert worden, das die Erzeugung von Röntgenpulsen von ∼150 fs
Dauer, durchstimmbarer Photonenenergie (ca. 400 bis 1200 eV) und variabler Polarisation
ermöglicht [1,2]. Beim sogenannten ” Femto-Slicing“ [3] wird ein Elektronenpaket
des Speicherrings in einem ersten Undulator ( ” Modulator“) mit einem optischen
fs-Laserpuls überlagert. Eine ” Scheibe“ von Elektronen im Wechselwirkungsbereich,
die im wesentlichen der Länge des Laserpulses entspricht, wird dabei energiemoduliert
und in einer energiedispersiven Strecke vom Hauptbündel absepariert. In einem zweiten
Undulator ( ” Radiator“) strahlt die Elektronenscheibe einen Röntgenpuls etwa gleicher
Dauer ab, der für Experimente genutzt werden kann.
Es werden der Aufbau des Femto-Slicing-Experimentes und beispielhaft experimentelle
Ergebnisse präsentiert, die die erzeugten Femtosekundenröntgenpulse erfolgreich
in einem ” laser-pump & x-ray-probe“-Experiment nachweisen und das Potential der
Technick demonstrieren. Die Femto-Slicing-Einrichtung beim BESSY wird in Kürze
für externe Nutzer offenstehen.
[1] K. Holldack et al., Phys. Rev. ST Accel. Beam 8 (2005) 040704.
[2] K. Holldack et al., Phys. Rev. Lett. 96 (2006) 054801.
[3] R. W. Schoenlein, Science 287 (2000) 2240.