河北
德国研究人员在BESSY II同步辐射装置上，正式启用了欧洲首台也是唯一一台超导转变边传感器（TES）阵列X射线光谱仪。BESSY II是一座先进的第三代同步辐射光源。
该仪器由亥姆霍兹柏林中心（HZB）、马克斯·普朗克化学能转化研究所（MPICEC）以及美国国家标准与技术研究院（NIST）合作开发。
它采用了一个由248个传感器组成的探测器阵列，能够比常规的X射线发射光谱（XES）和共振非弹性X射线散射（RIXS）系统更高效地探测X射线光子。其光子探测效率比普通波长色散X射线发射光谱仪高出100至1000倍。
该团队表示，它将用于研究原子层厚度的薄层、纳米结构以及极低浓度的原子和分子样品的电子特性。团队预计这台仪器将带来许多新的突破性实验。
第一台TES光谱仪
像BESSY II这样的同步辐射设施能产生高强度的X射线束，让研究人员能够探测物质的结构和性质。然而，XES和RIXS等技术需要检测样品与入射X射线相互作用后发射出的光子。这意味着它们对光子的需求量极大。
这些方法传统上仅限于大型或高度浓缩的样品。过渡边缘传感器（TES）光谱仪将能够研究原子级厚度的薄层、纳米结构、杂质和极低浓度的分子体系。
“我们目前已在BESSY II投入运行的超导过渡边缘传感器（TES）阵列光子探测器，探测光子的效率大约是传统XES和RIXS光谱仪的100到1000倍，”HZB负责这台新仪器的科学家Régis Decker博士表示。
德克尔解释说，该系统有助于深入研究分子化学、分子生物学和量子材料。它还能与角分辨光电子能谱（ARPES）等技术形成互补。ARPES被广泛用于研究电子能带结构。
革新X射线分析
该仪器可以大幅缩短实验时间。实际上，这意味着原本用传统设备需要数小时的测量，现在几分钟就能完成。这样一来，科学家就能更高效地收集数据，研究更多材料。
HZB指出，TES阵列光谱仪包含248个传感器，这些传感器在冷却至25毫开尔文（mK）时呈现超导状态。这仅仅比绝对零度高不到一度的极小零头。这一温度是通过氦-4/氦-3（He4-He3）稀释制冷机实现的，这种制冷机与量子计算机中使用的低温系统类似。
当样品发射的X射线光子击中其中一个传感器时，会使温度微微升高，从而短暂破坏传感器的超导状态。这种电阻变化会通过一个基于超导量子干涉器件（SQUIDs）阵列的电路来检测。
该光谱仪配备了一个定制的超高真空样品腔，使研究人员能够在10开尔文（K）到室温的温度范围内转移、制备和测量样品。
该装置安装在BESSY II UE52-SGM光束线站，科学家还可以在此控制入射X射线的偏振。“我们期待收到用户群体提交的精彩研究提案，”德克尔在新闻稿中表示。
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