DEMETER - Narodowe Centrum Promieniowania Synchrotronowego SOLARIS

Linie badawcze

DEMETER

Linia eksperymentalna DEMETER - Dual Microscopy and Electron Spectroscopy Beamline to linia badawcza wykorzystująca miękkie promieniowanie rentgenowskie o zmiennej polaryzacji, przeznaczona do zaawansowanych eksperymentów mikrospektroskopowych.

Wyposażenie linii eksperymentalnej stanowią dwie stacje końcowe, zainstalowane na dwóch gałęziach pomiarowych. Stacjami pomiarowymi są: skaningowy transmisyjny mikroskop rentgenowski (STXM - ang. Scanning Transmission X-ray Microscope) oraz fotoemisyjny mikroskop elektronowy (PEEM - ang. PhotoEmission Electron Microscope) wraz z doposażeniem o kolumnę elektronów tworzącą mikroskop elektronów niskoenergetycznych (LEEM - ang. Low Energy Electron Microscope) stanowiące razem układ SPELEEM (ang. Spectroscopic PhotoEmission and Low Energy Electron Microscope). 

Stacja PEEM/LEEM przeznaczona jest do obrazowania nanostruktur powierzchniowych w mezoskali w czasie rzeczywistym w zakresie temperatur od -160 °C do 1200 °C. W mikroskopie można mierzyć próbki płaskie przygotowane zarówno ex-situ jak i in-situ. Dostępny zakres temperatury z użyciem ciekłego azotu to -100 °C, a z użyciem ciekłego helu -160 °C. 

Szczególną zaletą mikroskopu jest możliwość jednoczesnego obrazowania z kontrastem chemicznym i magnetycznym za pomocą rentgenowskiego magnetycznego kołowego i liniowego dichroizmu (XMCD i XMLD) na odpowiednich krawędziach absorpcyjnych materiałów ferromagnetycznych i antyferromagnetycznych. 

Jednostką macierzystą dla stacji PEEM jest Instytut Katalizy i Fizykochemii Powierzchni im. Jerzego Habera Polskiej Akademii Nauk (IKiFP PAN). Dzięki współpracy SOLARIS z Instytutem Katalizy i Fizykochemii Powierzchni im. Jerzego Habera Polskiej Akademii Nauk oraz Akademią Górniczo-Hutniczą im. Stanisława Staszica w Krakowie (AGH), 2 marca 2016 r. zostało podpisane porozumienie (informacja o wydarzeniu), w ramach którego stacja końcowa PEEM jest udostępniana Użytkownikom w ośrodku synchrotronowym. W ramach tej współpracy jest także utrzymywana i rozwijana infrastruktura dla stacji końcowej oraz zapewnione jest wsparcie dla Użytkowników w czasie wykonywania pomiarów. 

IKiFP PAN oraz AGH zapraszają do współpracy Użytkowników, którym został przyznany czas badawczy na linii:

Drugą gałąź linii DEMETER stanowi mikroskop STXM, który pozwala na obrazowanie w wysokiej rozdzielczości (lepszej niż 50 nm) oraz spektroskopię absorpcyjną promieniowania rentgenowskiego na bardzo małych powierzchniach próbek. Łącząc obrazowanie i spektroskopię, STXM umożliwia z wysoką rozdzielczością badania właściwości, takich jak skład pierwiastkowy i chemiczny, orientacja molekularna, stany utleniania, domeny magnetyczne, a także zmiany grubości. 

Parametry linii

Parametr Wartość
Źródło  EPU (undulator) 
Dostępny zakres energii  fotonów 100–2000 eV (polaryzacja liniowa horyzontalna) 
Energetyczna zdolność  rozdzielcza ΔE/E  1-10 x 10-4

Rozmiar plamki w miejscu próbki (poziomy x pionowy)       

PEEM: 200 (h) x 40 (v) μm2
STXM: średnica 30 nm (min) – 300 μm (max)
Intensywność promieniowania w miejscu próbki 109-1012 [fotonów/s]
Polaryzacja kołowa (lewo- i prawoskrętna), eliptyczna, liniowa (pozioma i pionowa)
Stacje końcowe PEEM, STXM

Stacja końcowa 

DEMETER-PEEM

Wsparcie operatora PEEM jest dostępne w następujących godzinach:

Dni robocze: 9:00–23:00

Soboty: 9:00–17:00

Niedziele: w przypadku doświadczonych użytkowników, którzy są w stanie samodzielnie obsługiwać mikroskop, prowadzenie pomiarów jest możliwe po wcześniejszym uzgodnieniu z lokalnym opiekunem (Local Contact) oraz Biurem Użytkowników. Operator PEEM nie jest dostępny w niedziele, pozostaje jednak pod telefonem wyłącznie w sytuacjach awaryjnych.


Dostępne:
Techniki obrazowania: X-PEEM, XAS-PEEM, XMCD-PEEM, XMLD-PEEM, LEEM;
Techniki spektroskopowe i dyfrakcyjne z mikrowiązką: μ-LEED, μ-XAS, μ-ARPES 

Stacja końcowa

DEMETER-STXM                

Wsparcie operatora mikroskopu jest zapewnione w standardowych godzinach pracy, od 9:00 do 17:00 w dni robocze. Poza tymi godzinami, w tym w godzinach wieczornych oraz w weekendy, operator pozostaje pod telefonem i jest dostępny w razie potrzeby.

W soboty wsparcie operatora jest dostępne w trybie on-call, natomiast w niedziele dyżur on-call ogranicza się wyłącznie do sytuacji awaryjnych.
 

Dostępne:
Obrazowanie w transmisji: detektory fotopowielacz (PMT) oraz fotodioda lawinowa (APD)

 

Dostępne w trybie eksperckim:
- detektor fluorescencyjny (SDD) - Amptek X123 Fast SSD detektor – czuły na fotony od ok. 200 eV 
- system komórki elektrochemicznej dla cieczy i gazów

 

W trakcie wdrożenia (niedostępne):
- pomiary z użyciem sterowanego zewnętrznego pola magnetycznego
- możliwość sterowania geometrią pomiaru (kąta padania)
- system komórki elektrochemicznej dla zawiesin lub ciał stałych
- system komórki środowiskowej z możliwością grzania (RT-475 K)