"Grüne" Kavität für hochenergetische, kohärente Röntgenstrahlung

Seit ihrer Inbetriebnahme im Oktober 2015 liefert die Munich Compact Light Source (MuCLS) als Röntgenquelle mittels inverser Comptonstreuung eine Vielzahl an wissenschaftlichen Publikationen. Bei inverser Comptonstreuung werden dabei Röntgenstrahlen erzeugt indem Elektronen aus einem Elektronenspeicherring an den Photonen eines infraroten Überhöhungsresonators gestreut werden. Indem die Wellenlänge der Überhöhungskavität halbiert wird, wird die erreichte Röntgenenergie verdoppelt und damit das Anwendungsrepertoire der Maschine erheblich erweitert.

Eine Kavität mit dem notwendigen Verstärkungsfaktor im Grünen steht daher im Fokus der Entwicklung am E11. Dazu liefert ein 100 W frequenzverdoppelter Yb:YAG Laserpulse mit 10 ps und einer Repetitionsrate von 64,8 MHz. Die Konvergenz und Wellenfront des Lasers werden angepasst und in ein umfassendes Vakuumsystem geleitet, worin vier Spiegel in sogenannter Bow-Tie Konfiguration die Überhöhungskavität bilden. Ist die gewünschte Leistung der Kavität gesichert, wird diese in die Compact Light Source am Munich Institute of Biomedical Engineering (Prof. Pfeiffer) integriert.

Während die Probendicke – insbesondere bei Proben mit hohem Knochen- /Mineralanteil – derzeit in MuCLS auf wenige Zentimeter beschränkt ist, erlaubt das Upgrade auch die Untersuchung von Proben mit stärkerer Absorption, bis hin zu einem vollständigen menschlichen Knie – und das mit kohärenter, also Laser-artiger Strahlung, was viele Vorteile bietet..

Des Weiteren wird der Anwendungsbereich erheblich erweitert, insbesondere durch die Möglichkeit größere Proben zu beleuchten – eine Anwendung von großem Interesse sowohl für geologische Proben (bspw. Verhalten von Öl in porösem Gestein) und historische Proben (Fossilien, historische Artefakte) als auch materialwissenschaftliche Proben, die durch die höheren Röntgenenergien auch in operando gescannt werden können.