Pump-Probe Aufbau für Ultrakurzzeit-Röntgenexperimente
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Universität Potsdam betreibt am Elektronenspeicherring BESSY II einen Messaufbau zur Ultraschnellen Röntgenbeugung. Die Röntgenpulse imsogenannten „camshaft“ haben eine Wiederholrate von 1,25 MHz. Verschiedene kristalline Festkörper können mit den ca 250 fs langen Pulsen des als Forschungsgroßgerät beschafften Faserlasers optisch angeregt werden. Die Strukturdynamik wird im Pump-Probe Verfahren durch die zeitverzögerten Röntgenpulse abgetastet. Die Zeitauflösung ist derzeit auf ca. 5 ps durch die Pulsdauer der Synchrotronstrahlung im „low-alpha mode“ begrenzt. Durch gleichzeitiges zeitaufgelöstes Einzelphotonenzählen werden alle pulse des Synchrotrons verwendet und lassen so zeitgleich Daten vom Femtosekunden- bis Mikrosekunden-Bereich entsehen. Die klare Hauptaufgabe des Gerätes ist es, die optischen Anregungspulse für Ultraschnelle Röntgenbeugungsexperimente zu liefern. In Messpausen, die durch die Zeiteinteilung der Synchrotronnutzung entsteht, wird das Gerät auch für optische Pump-Probe Spektroskopie mit einer Repetitionsrate von 208 kHz verwendet. Dazu wurden im Selbstbau errichtete „nichtkollineare optisch parametrische Verstärker“ sowie eine Weißlichtquelle aufgebaut, um spektral flexibel anregen und abtasten zu können.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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„Nanoscale heat transport studied by high-resolution time-resolved x-ray diffraction”. New J. of Physics 13, 093032 (2011)
Roman Shayduk, Hengameh Navirian, Wolfram Leitenberger , Jevgenij Goldshteyn, lonela Vrejoiu, Martin Weinelt, Peter Gaal, Marc Herzog, Clemens von Korff Schmising and Matias Bargheer
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“Synchrotron-based ultrafast x-ray diffraction at high repetition rates”. Rev. Sci. Instrum., 83, 063303 (2012)
H. Navirian, R. Shayduk, W. Leitenberger, J. Goldshteyn, P. Gaal and M. Bargheer
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“Direct measurement of sub-THz coherent acoustic phonon lifetimes in SrTiO3 using ultrafast X-ray diffraction”. Phys. Rev. B, 87, 184301 (2013)
R. Shayduk, M. Herzog, A. Bojahr, D. Schick, P. Gaal, W. Leitenberger, H. Navirian, M. Sander, J. Goldshteyn, I. Vrejoiu and M. Bargheer
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Thermoelastic study of nanolayered structures using time-resolved x-ray diffraction at high repetition rate. 2014, Appl. Phys. Lett., 104, 2, 021906
H. A. Navirian, D. Schick, P. Gaal, W. Leitenberger, R. Shayduk and M. Bargheer
