Präzisionsmagnetometrie mit dem Spin von Photoelektronen
Das Projekt EXSTASY (Experimental station for the analysis of the spin dynamics) verwendete erstmals die Brillanz und die Einstellbarkeit der Energie von Freie-Elektronen-Lasern, um die magnetischen Eigenschaften von Feststoffen zu analysieren. Insbesondere halfen Detektoren auf Basis der Mott-Streuung, die Präzession des Magnetisierungsvektors im Femtosekunden-Zeitbereich zu analysieren. Mott-Detektoren werden weit verbreitet in Kombination mit Elektronenenergie-Analysatoren verwendet, um Spindaten mit dem Photoelektronenenergiespektrum zu verknüpfen. Die Mittel aus dem Siebten Rahmenprogramm (RP7) der Europäischen Kommission wurden für das neue Instrument vorgesehen, das im Nanoscience Foundries and Fine Analysis NFFA-Labor (Nanoscience Foundries and Fine Analysis) in Triest, Italien, installiert wurde. Dieses Instrument unterstützt die Analyse des Magnetisierungsvektors mit Femtosekunden-Zeitauflösung und chemischer Selektivität. Es ist ein einzigartiges Werkzeug, mit dem europäische Forscher die Magnetisierungsdynamik in Materialien untersuchen können, die für die magnetische Datenspeicherung von Interesse sind. Das Engagement einer der weltweit führenden Experten für Mott-Detektoren von der Polytechnischen Universität Sankt Petersburg in Russland war wichtig, um die technischen und wissenschaftlichen Herausforderungen zu überwinden. Die Forscher von EXSTASY modifizierten ein existierendes Mott-Streuungsgerät, insbesondere den elektrostatischen Beschleuniger und den Strahlteiler sowie das Detektionssystem. Die effiziente Extraktion von Elektronen von den Proben wurde untersucht und die Detektoren erhielten einen neuen Betriebsmodus. Die Forscher bauten eine spezielle Ultrahochvakuumkammer für das neue Polarimeter. Mithilfe des neuen Mott-Polarimetersystems untersuchten die Forscher die Hysterese von Eisenfilmen verdampft auf Galliumarsenid. Das aktuelle Set-up wurde für statische Messungen der Spinpolarisation entwickelt. Vor allem ist es jedoch der Ausgangspunkt für die Durchführung eines zeitaufgelösten Polarimeters, geeignet für die Nutzung des Einzelpuls-Datenerfassungmodus, den der Freie-Elektronen-Laser möglich macht. EXSTASY war eines der ersten Projekte, das sich auf schnelle laserinduzierte Magnetisierungsdynamik konzentrierte. Freie-Elektronen-Laser eröffnen neue Wege für die Erforschung der Physik fester Stoffe, einem Gebiet, das noch weitgehend unerforscht ist. Die Entwicklung experimenteller Techniken zur Untersuchung der magnetischen Eigenschaften von Feststoffen, festen Oberflächen und Nanostrukturen an Einrichtungen mit Freie-Elektronen-Lasern sollte dazu beitragen, den Status quo ändern.
Schlüsselbegriffe
Präzisionsmagnetometrie, EXSTASY, Freie-Elektronen-Laser, Mott-Streuung, magnetische Datenspeicherung, Polarimeter
