Унікальний спектрометр на основі матриці перехідних крайових датчиків (TES)
24 червня, 17:00
Науковці представили унікальний спектрометр на основі матриці перехідних крайових датчиків (TES), створений в результаті міжнародної співпраці. Цей прилад, що встановлений на синхротронному комплексі в Європі, став першим такого типу в регіоні. Спектрометр аналізує випромінювання ефективніше за традиційні аналоги, що суттєво полегшує дослідження наноструктур. Час збору даних скоротився з годин до хвилин, що відкриває нові можливості для наукових досліджень.
Спектрометр є результатом співпраці між німецькими інститутами HZB, MPI-CEC та американським NIST. Він є першою та єдиною установкою такого типу на синхротронних комплексах у Європі. Нова система аналізує випромінювання у 100−1000 разів ефективніше за традиційні методи рентгенівської емісійної спектроскопії (XES) та резонансного неупругого розсіяння (RIXS), які потребують реєстрації величезної кількості фотонів. Час збору даних скоротився у десятки разів: складні вимірювання, які раніше тривали годинами, тепер виконуються за лічені хвилини.
Технічні характеристики спектрометра TES
У основі роботи спектрометра TES лежать 248 спеціальних мікродатчиків, які охолоджують до температури близько 25 мілікельвінів, що є майже абсолютним нулем (мінус 273,125 градуса Цельсія). Для охолодження використовується холодильник розчинення ізотопів гелію, аналогічний до тих, що застосовуються в квантових комп'ютерах. Коли фотон від зразка потрапляє на датчик, виникає миттєве мікроскопічне нагрівання, що порушує надпровідність і змінює електричний опір, фіксуючи це високоточною схемою SQUID.
Спектрометр також інтегрований із надвисоковакуумною камерою, яка підтримує точний температурний контроль зразків у діапазоні від 10 Кельвінів до кімнатної температури. Система встановлена на лінії синхротронного випромінювання із повним контролем поляризації. Спочатку технологію TES створювали для астрофізики, а дотепер у світі працювало лише п’ять подібних спектрометрів у США та Японії. Наукова спільнота Європи вже відкрила прийом заявок на проведення досліджень, що свідчить про великий інтерес до нової технології.
Розробка цього спектрометра відкриває нові горизонти для наукових досліджень у галузі матеріалознавства та фізики. Його можливості можуть суттєво полегшити вивчення складних наноструктур, що, в свою чергу, може призвести до нових відкриттів у багатьох сферах, від медицини до інформаційних технологій. З огляду на успіхи, досягнуті в рамках міжнародної співпраці, потенційно можуть бути розроблені подібні технології в інших регіонах, що ще більше підвищить ефективність сучасної науки.
Цей новий спектрометр не є єдиним досягненням у галузі спектроскопії. Інші науковці також розробили прилад, що працює в 1000 разів швидше, що свідчить про активний прогрес у цій сфері. Такі інновації відкривають нові горизонти для досліджень матеріалів та наноструктур.