在BESSY II存儲(chǔ)環(huán)上，一個(gè)由加速器物理學(xué)家、波動(dòng)器專(zhuān)家和實(shí)驗(yàn)人員組成的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)，已經(jīng)展示了如何更快地切換圓偏振同步輻射的螺旋度，這比以前快了100萬(wàn)倍。研究使用了HZB開(kāi)發(fā)的橢圓形雙波蕩器，并以所謂的雙軌道模式操作儲(chǔ)存環(huán)。

這是BESSY II新開(kāi)發(fā)的一種特殊操作模式，為快速切換提供了基礎(chǔ)。光螺旋度的超快變化，對(duì)觀察磁性材料中的過(guò)程特別有趣，長(zhǎng)期以來(lái)一直被廣大用戶(hù)群體所期待。

在像BESSY II這樣的同步輻射源中，電子束幾乎以光速繞存儲(chǔ)環(huán)運(yùn)行。它們被周期性磁結(jié)構(gòu)（波動(dòng)體）強(qiáng)迫發(fā)射具有特殊性質(zhì)的極亮光脈沖。橢圓波蕩器也可以用來(lái)產(chǎn)生圓偏振光脈沖，這種脈沖表現(xiàn)出一種稱(chēng)為螺旋度的特征：偏振方向可以是順時(shí)針，也可以是逆時(shí)針。材料中磁性結(jié)構(gòu)對(duì)圓偏振光的反應(yīng)不同：取決于X射線脈沖的螺旋度，它們或多或少會(huì)吸收這種輻射。

自20世紀(jì)80年代以來(lái)，這已被用于所謂的XMCD(X射線圓二色譜)實(shí)驗(yàn)，以研究磁性材料的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)變化，或成像表面磁性納米結(jié)構(gòu)。特別是對(duì)于這樣的成像技術(shù)，使用同步輻射源的用戶(hù)群體長(zhǎng)期以來(lái)，一直希望有可能快速切換光的螺旋度，這主要是因?yàn)檫@直接導(dǎo)致磁圖像對(duì)比度，這使得磁數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備中的比特是可見(jiàn)和可量化的。在BESSY II(APPLE II)典型橢圓波蕩器中，光螺旋度是通過(guò)一米長(zhǎng)的強(qiáng)永久磁鐵排列機(jī)械位移來(lái)切換，這一過(guò)程有時(shí)需要幾分鐘。

然而，新方法是基于這樣的波蕩器與儲(chǔ)存環(huán)中電子束特殊軌道相結(jié)合，由所謂的TRIB(橫向共振島桶)產(chǎn)生。BESSY II的加速器專(zhuān)家保羅·戈斯拉夫斯基博士對(duì)TRIBS進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探索?？ㄋ闺せ魻栠_(dá)克博士和約翰尼斯·巴赫特博士建議，雖然存儲(chǔ)環(huán)中的電子路徑通常會(huì)在一個(gè)軌道之后關(guān)閉，但在TRIBS模式下，電子在連續(xù)軌道上運(yùn)行的軌道不同，因此可以從不同磁場(chǎng)配置發(fā)出X射線脈沖。

現(xiàn)在能夠證明，其想法實(shí)際上是在BESSY II現(xiàn)有雙波動(dòng)器UE56-2的幫助下進(jìn)行先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)：當(dāng)穿過(guò)這種雙波動(dòng)器專(zhuān)門(mén)準(zhǔn)備的磁鐵排列時(shí)，來(lái)自不同軌道Tribs模式的電子束發(fā)出波長(zhǎng)相同但圓極化相反的X射線光子。因此，理論上，現(xiàn)在可以用右圓偏振光脈沖然后左圓偏振光脈沖以?xún)H1微秒的間隔來(lái)研究來(lái)自磁性樣品的XMCD信號(hào)。在中試實(shí)驗(yàn)中，檢測(cè)到了磁性樣品(坡莫合金中的鎳)從旋轉(zhuǎn)到旋轉(zhuǎn)的XMCD信號(hào)，并且可以清楚地顯示螺旋度的快速(MHz)變化。

有了為此量身定做的新波浪器，BESSY II就可以在TRIBS模式下提供具有超快螺旋度變化的特殊光束線，最終切換時(shí)間可能縮短到納秒。研究人員很高興雙軌道/TRIBS的發(fā)展，現(xiàn)在可以在BESSY II進(jìn)行新的實(shí)驗(yàn)，對(duì)于BESSY III來(lái)說(shuō)，這也是一個(gè)有吸引力的選擇，其研究結(jié)果現(xiàn)已發(fā)表在《通信物理》期刊上上。

博科園｜研究/來(lái)自：亥姆霍茲德國(guó)研究中心協(xié)會(huì)

參考期刊《通信物理》

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