Synchrotron infrared nanospectroscopy in fourth-generation storage rings
Creators
- 1. Brazilian Center for Research in Energy and Materials
- 2. Brazilian Synchrotron Light Laboratory
- 3. Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Description
Fourth-generation synchrotron storage rings represent a significant milestone in synchrotron technology, offering outstandingly bright and tightly focused X-ray beams for a wide range of scientific applications. However, due to their inherently tight magnetic lattices, these storage rings have posed critical challenges for accessing lower-energy radiation, such as infrared (IR) and THz. Here the first-ever IR beamline to be installed and to operate at a fourth-generation synchrotron storage ring is introduced. This work encompasses several notable advancements, including a thorough examination of the new IR source at Sirius, a detailed description of the radiation extraction scheme, and the successful validation of our optical concept through both measurements and simulations. This optimal optical setup has enabled us to achieve an exceptionally wide frequency range for our nanospectroscopy experiments. Through the utilization of synchrotron IR nanospectroscopy on biological and hard matter samples, the practicality and effectiveness of this beamline has been successfully demonstrated. The advantages of fourth-generation synchrotron IR sources, which can now operate with unparalleled stability as a result of the stringent requirements for producing low-emittance X-rays, are emphasized.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
تمثل حلقات تخزين السنكروترون من الجيل الرابع علامة فارقة في تقنية السنكروترون، حيث تقدم أشعة أشعة سينية ساطعة ومركزة بإحكام لمجموعة واسعة من التطبيقات العلمية. ومع ذلك، نظرًا لشبكاتها المغناطيسية الضيقة بطبيعتها، فقد شكلت حلقات التخزين هذه تحديات حرجة للوصول إلى الإشعاع منخفض الطاقة، مثل الأشعة تحت الحمراء (IR) و THz. هنا يتم إدخال أول خط شعاع للأشعة تحت الحمراء يتم تركيبه وتشغيله في حلقة تخزين السنكروترون من الجيل الرابع. يشمل هذا العمل العديد من التطورات البارزة، بما في ذلك الفحص الشامل لمصدر الأشعة تحت الحمراء الجديد في سيريوس، ووصف تفصيلي لمخطط استخراج الإشعاع، والتحقق الناجح من مفهومنا البصري من خلال كل من القياسات والمحاكاة. وقد مكننا هذا الإعداد البصري الأمثل من تحقيق نطاق تردد واسع بشكل استثنائي لتجاربنا الطيفية النانوية. من خلال استخدام المطياف النانوي للأشعة تحت الحمراء السنكروترونية على العينات البيولوجية والمواد الصلبة، تم إثبات التطبيق العملي وفعالية خط الحزمة هذا بنجاح. يتم التأكيد على مزايا مصادر الأشعة تحت الحمراء السنكروترونية من الجيل الرابع، والتي يمكن أن تعمل الآن بثبات لا مثيل له نتيجة للمتطلبات الصارمة لإنتاج الأشعة السينية منخفضة الانبعاثات.Translated Description (French)
Les anneaux de stockage synchrotron de quatrième génération représentent une étape importante dans la technologie synchrotron, offrant des faisceaux de rayons X remarquablement brillants et étroitement focalisés pour un large éventail d'applications scientifiques. Cependant, en raison de leurs réseaux magnétiques intrinsèquement étroits, ces anneaux de stockage ont posé des défis critiques pour l'accès aux rayonnements de faible énergie, tels que l'infrarouge (IR) et le THz. Ici, la toute première ligne de faisceau IR à être installée et à fonctionner sur un anneau de stockage synchrotron de quatrième génération est introduite. Ce travail englobe plusieurs avancées notables, notamment un examen approfondi de la nouvelle source IR de Sirius, une description détaillée du schéma d'extraction du rayonnement et la validation réussie de notre concept optique par le biais de mesures et de simulations. Cette configuration optique optimale nous a permis d'obtenir une gamme de fréquences exceptionnellement large pour nos expériences de nanospectroscopie. Grâce à l'utilisation de la nanospectroscopie IR synchrotron sur des échantillons de matières biologiques et dures, la faisabilité et l'efficacité de cette ligne de faisceau ont été démontrées avec succès. Les avantages des sources IR synchrotron de quatrième génération, qui peuvent désormais fonctionner avec une stabilité inégalée en raison des exigences strictes de production de rayons X à faible émission, sont soulignés.Translated Description (Spanish)
Los anillos de almacenamiento de sincrotrón de cuarta generación representan un hito importante en la tecnología de sincrotrón, ya que ofrecen haces de rayos X extraordinariamente brillantes y bien enfocados para una amplia gama de aplicaciones científicas. Sin embargo, debido a sus redes magnéticas inherentemente estrechas, estos anillos de almacenamiento han planteado desafíos críticos para acceder a la radiación de menor energía, como el infrarrojo (IR) y el THz. Aquí se introduce la primera línea de haz IR que se instalará y funcionará en un anillo de almacenamiento de sincrotrón de cuarta generación. Este trabajo abarca varios avances notables, incluido un examen exhaustivo de la nueva fuente de IR en Sirius, una descripción detallada del esquema de extracción de radiación y la validación exitosa de nuestro concepto óptico a través de mediciones y simulaciones. Esta configuración óptica óptima nos ha permitido lograr un rango de frecuencia excepcionalmente amplio para nuestros experimentos de nanoespectroscopia. A través de la utilización de la nanoespectroscopia IR sincrotrón en muestras biológicas y de materia dura, se ha demostrado con éxito la practicidad y eficacia de esta línea de luz. Se enfatizan las ventajas de las fuentes IR de sincrotrón de cuarta generación, que ahora pueden operar con una estabilidad sin precedentes como resultado de los estrictos requisitos para producir rayos X de baja emisión.Files
tv5054.pdf.pdf
Files
(1.9 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:ecfc057048f0d6eee679ed6e10834c12
|
1.9 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- مطيافية سينكروترون بالأشعة تحت الحمراء في حلقات تخزين الجيل الرابع
- Translated title (French)
- Nanospectroscopie infrarouge synchrotron dans des anneaux de stockage de quatrième génération
- Translated title (Spanish)
- Nanoespectroscopia infrarroja sincrotrón en anillos de almacenamiento de cuarta generación
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4394869034
- DOI
- 10.1107/s1600577524002364