一项新的X射线研究工具已在BESSY II投入使用。该仪器是通过HZB、MPI-CEC（德国米尔海姆）和NIST（美国科罗拉多州博尔德）之间的合作开发的，是欧洲唯一在同步辐射设施中运行的TES光谱仪。该新系统在光子探测效率上有了显著提高，性能比传统的波长色散X射线发射光谱仪提升了100到1000倍。研究人员计划利用这一工具研究原子薄材料、纳米结构以及高度稀释的原子和分子样品。研究团队现正邀请科学界提交研究提案。提高X射线光谱的灵敏度 BESSY II等设施产生极其明亮和强烈的同步辐射X射线，使科学家能够分析各种材料。然而，X射线发射光谱（XES）和共振非弹性X射线散射（RIXS）等技术面临着严峻挑战。因为这些方法依赖于探测样品发射的光子，所以它们需要大量光子才能产生有用的测量结果。因此，XES和RIXS实验传统上仅限于浓缩样品和块状材料。“我们现在在BESSY II投入使用的超导过渡边缘传感器（TES）阵列光子探测器，其探测光子的效率比常规XES和RIXS光谱仪高出大约100到1000倍，”负责人Régis Decker说道。探究量子材料与超薄系统 增强的灵敏度为以前难以或不可能进行的实验打开了大门。“这可以为分子化学或分子生物学提供新的见解，也可以深入研究诸如原子单层、纳米结构以及杂质等降维系统的量子特性。TES光谱仪还可以与ARPES等方法互补，后者扫描这些系统的电子能带结构，”Régis Decker表示。该仪器还可以显著缩短数据收集时间。一些通常需要数小时的XES和RIXS实验现在可以在几分钟内完成。248个工作在绝对零度附近的超导传感器 TES阵列光谱仪的核心是248个在冷却到25毫开尔文时变为超导的传感器。为了达到这一温度，研究人员使用了与量子计算系统中所用的He4-He3稀释制冷机类似的设备。当X射线与样品相互作用时，样品发出光子。这些光子打击TES阵列中的单个传感器，迅速使其温度升高。这一短暂的升温打破了超导状态，并增加了传感器的电阻。然后，通过基于超导量子干涉器件（SQUIDs）阵列的电路来测量这种变化。先进的样品处理及未来升级 该光谱仪连接到一个定制的超高真空样品腔，以支持样品传输、准备和测量。样品腔还提供从10K到室温的精确温度控制。完整系统安装在BESSY II UE52-SGM光束线，可实现全极化控制。计划的升级包括增强样品准备能力和在磁场中研究材料，以进行X射线磁圆二色性（XMCD）吸收和发射（RIXS-MCD）。欧洲唯一的同步辐射TES光谱仪 TES光谱仪最初是为天体物理应用而创建的，检测极微弱的光子信号至关重要。在BESSY II安装之前，全球只有五台TES光谱仪在X射线设施中运行，包括四台在美国和一台在日本。BESSY II现在拥有欧洲唯一的同步辐射TES光谱仪。“我们期待收到用户社区的激动人心的研究提案，”Decker说道。