Die Staatliche Universität Nowosibirsk (NSU) in Russland gab kürzlich bekannt, dass ihr Forschungsteam erfolgreich einen innovativen elliptischen Undulator entwickelt hat, der die Tests zu Strahlungseigenschaften erfolgreich bestanden hat. Dieses für Synchrotronstrahlungsquellen konzipierte Gerät kann hochintensive, stark kollimierte elliptisch polarisierte Röntgenstrahlen erzeugen und stellt ein wichtiges Instrument für Spitzenforschung in den Materialwissenschaften, der Nanotechnologie und der Festkörperphysik dar.

Dieser elliptische Undulator nutzt ein innovatives magnetisches Strukturdesign. Durch die präzise Steuerung der Flugbahn des Elektronenstrahls innerhalb eines periodischen Magnetfelds kann er elliptisch polarisierte Strahlung mit Wellenlängen von weicher bis harter Röntgenstrahlung erzeugen. Testergebnisse zeigen, dass das Gerät die Designspezifikationen für wichtige Parameter wie Strahlungsintensität, Polarisationsreinheit und Energiespektrumverteilung erfüllt. Der Grad der elliptischen Polarisation liegt bei über 95 %, und der Strahlungsfluss ist etwa 30 % höher als bei herkömmlichen Undulatoren. Das Forschungsteam stellte insbesondere fest, dass der Undulator eine hervorragende Leistung im niederenergetischen Röntgenbereich (5–15 keV) aufweist und sich daher besonders für die magnetische Materialforschung und die elementspezifische Bildgebung eignet.

Professor Sergey Kozlov, Direktor des Labors für Beschleunigerphysik der Staatlichen Universität Nowosibirsk, sagte: „Die erfolgreiche Entwicklung dieses elliptischen Undulators markiert einen wichtigen Durchbruch in der Forschung und Entwicklung von Schlüsselkomponenten für Synchrotronstrahlungsquellen. Seine einzigartigen elliptisch polarisierten Strahlungseigenschaften eröffnen beispiellose experimentelle Möglichkeiten zur Untersuchung der elektronischen Struktur und der magnetischen Wechselwirkungen von Materialien.“ Das Gerät wird zunächst im Nowosibirsker Synchrotronstrahlungszentrum für Anwendungstests installiert und soll künftig auch in anderen Synchrotronstrahlungsanlagen in Russland eingesetzt werden.

Elliptisch polarisierte Röntgenstrahlen sind in der Materialforschung von großem Wert. Durch Messung der Polarisationsabhängigkeit des Röntgenabsorptionsspektrums können präzise Informationen wie die Atomorbitalorientierung, der Spinzustand und die Elektronenwolkenverteilung im Material gewonnen werden. Im Vergleich zu herkömmlicher linear polarisierter Strahlung liefern elliptisch polarisierte Lichtquellen umfassendere physikalische Informationen und eignen sich besonders für die Untersuchung komplexer magnetischer Systeme und Grenzflächeneffekte. Diese innovative Errungenschaft der Staatlichen Universität Nowosibirsk stärkt nicht nur Russlands internationale Wettbewerbsfähigkeit im Bereich der Synchrotronstrahlungstechnologie, sondern bietet auch neue experimentelle Werkzeuge für wissenschaftliche Forschungsanwender weltweit und dürfte zu Durchbrüchen in vielen Disziplinen führen.