Avrupa’nın ilk süper iletken X-ışını spektrometresi devreye alındı

Almanya’daki BESSY II senkrotron tesisinde Avrupa’nın ilk süperiletken TES dizili X-ışını spektrometresi kullanıma alındı. Cihaz, foton algılama verimliliğini geleneksel sistemlere göre 100 ila 1000 kat artırarak nanoteknoloji, kuantum malzemeleri ve moleküler araştırmalarda analiz sürelerini önemli ölçüde kısaltacak.

İleri teknoloji endüstrisinde yeni nesil çiplerden enerji depolama sistemlerine kadar birçok ürünün geliştirilmesi, malzemelerin atomik düzeyde anlaşılmasına bağlı. Bu alanda analiz hızını ve veri kalitesini artıracak önemli bir adım Almanya’da atıldı. Helmholtz-Zentrum Berlin, Max Planck Kimyasal Enerji Dönüşümü Enstitüsü ve ABD Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü iş birliğiyle geliştirilen süperiletken Geçiş Kenarı Sensörü dizili X-ışını spektrometresi, BESSY II senkrotron ışık kaynağında devreye alındı. Avrupa’da ilk kez kullanılan sistem, 248 sensörden oluşan özel dedektör dizisiyle malzeme araştırmalarında daha hızlı ve hassas ölçüm yapılmasını sağlayacak.ATOMİK ÖLÇEKTE YENİ ANALİZYeni spektrometre, özellikle atomik incelikteki katmanlar, nanoyapılar ve çok düşük yoğunluklu moleküler sistemlerin incelenmesi için geliştirildi. Bugüne kadar büyük numuneler veya yüksek konsantrasyonlu örneklerle sınırlı kalan bazı X-ışını emisyon spektroskopisi ve rezonanslı esnek olmayan X-ışını saçılımı ölçümleri, bu sistemle daha küçük ve hassas örnekler üzerinde yapılabilecek. Bu kapasite, nanoteknoloji, moleküler kimya, moleküler biyoloji ve kuantum malzemeleri alanlarında çalışan araştırmacılar için daha önce erişilmesi güç verilerin elde edilmesi anlamına geliyor. Malzemelerin elektronik yapıları, davranışları ve etkileşimleri daha ayrıntılı biçimde incelenebilecek.ÖLÇÜM SÜRELERİ KISALIYORCihazın araştırma merkezleri ve ileri teknoloji şirketleri açısından en önemli katkılarından biri ölçüm sürelerinde sağladığı düşüş olacak. Geleneksel sistemlerde saatler sürebilen bazı analizlerin, yeni TES spektrometresiyle birkaç dakika içinde tamamlanabileceği belirtiliyor. Foton algılama verimliliğinde sağlanan 100 ila 1000 katlık artış, araştırmacıların daha kısa sürede daha fazla veri toplamasına imkan tanıyor. Bu da Ar-Ge süreçlerinde zaman kaybını azaltırken, farklı malzeme örneklerinin daha hızlı karşılaştırılmasını mümkün kılıyor.SÜPERİLETKEN SENSÖR AĞI KULLANILIYORSpektrometrenin merkezinde, kuantum teknolojilerinde de kullanılan süperiletken sensör mimarisi yer alıyor. Sistem, 25 milikelvin seviyesine kadar soğutulduğunda süperiletken hale gelen bir sensör ağıyla çalışıyor. Bu sıcaklık, mutlak sıfırın yalnızca çok az üzerindeki bir aralığa karşılık geliyor. Numuneden yayılan X-ışını fotonları sensörlere ulaştığında, çok küçük bir sıcaklık değişimi oluşuyor. Bu değişim, elektrik direncindeki hassas farklılıklar üzerinden Süperiletken Kuantum Girişim Cihazları, yani SQUID’ler aracılığıyla algılanıyor. Böylece cihaz, son derece zayıf sinyalleri yüksek verimlilikle tespit edebiliyor.BESSY II’DE KÜRESEL KULLANIMA AÇILACAKYeni cihazdan sorumlu HZB bilim insanı Dr. Régis Decker, BESSY II’de devreye alınan süperiletken TES dizi foton dedektörünün, geleneksel spektrometrelere göre fotonları tespit etmede yaklaşık 100 ila 1000 kat daha verimli olduğunu belirtti. Decker, bu altyapının moleküler kimya, moleküler biyoloji ve kuantum malzemeleri hakkında bugüne kadar erişilemeyen veriler sağlayacağını ifade etti. Ultra yüksek vakumlu özel bir numune odasıyla entegre edilen cihaz, oda sıcaklığından 10 Kelvin’e kadar farklı sıcaklıklarda ölçüm yapabilecek şekilde tasarlandı. Bu esneklik, farklı malzeme sınıfları ve deney koşulları için geniş bir kullanım alanı oluşturuyor. BESSY II’de devreye alınan yeni spektrometre, çip üretimi, enerji depolama, nanomalzemeler ve kuantum teknolojileri alanındaki araştırmalarda daha hızlı ve hassas analiz yapılmasını sağlayacak. Böylece ileri teknoloji şirketleri ve araştırma merkezleri için ürün geliştirme süreçlerinde kullanılan temel malzeme verilerine erişim daha kısa sürede mümkün hale gelecek.