Am Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) wird aktuell am der Atomic, Molecular & Optical Science Beamline (AMO) der Linac Coherent Light Source (LCLS) ein neues Experiment aufgebaut, das Aufschluss über die Wechselwirkung von FEL-Synchrotron-Strahlung mit Atomen, Molekülen und Clustern geben soll.

Die LCLS ist eine Freie-Elektronen-Laserquelle (FEL) und erzeugt Synchrotronstrahlung von sehr hoher Brillanz. Sie emittiert die derzeit kurzwelligste Strahlung von 0,15 nm Wellenlänge bei Pulslängen im fs-Bereich.

Ihre Strahlung ermöglicht eine Vielzahl neuer Experimente von nichtlinearer Röntgenphysik bis zu Einzelschussabbildung von nanometergroßen Strukturen. So können Wissenschaftler beispielsweise in komplexen Molekülen auf die Bewegungen und Positionen der Atome innerhalb eines Moleküls schließen.

Reaktionen, die in der Probe durch die Laserstrahlung angeregt werden, werden mithilfe der Elektronen- und Ionenspektroskopie und der Röntgenbeugung untersucht.

»Für die gleichzeitige Aufnahme der gestreuten Röntgenphotonen auf der einen Seite und der Ionen und Elektronen aus der Wechselwirkung der intensiven Röntgenpulse mit der Probe auf der anderen Seite, muss eine höchstempfindliche Röntgenkamera, eine sogenannte pnCCD Kamera, präzise und mit hoher Wiederholgenauigkeit positioniert werden«, erklärt Christoph Bostedt, Senior Staff Scientist an der LCLS. Sie registriert ein komplettes Spektrum in einem Pixel und erreicht eine Bildrate von 1000 Bildern pro Sekunde.

Durch eine Zweiteilung des Detektors ist gewährleistet, dass der Hauptstrahl des Lasers zwischen den Detektorteilen austreten kann, ohne diese zu beschädigen.

Genau ausgerichtet auf gestreute Strahlung

Für die Positionierung der beiden Detektoren entwickelte PI miCos einen kompakten Lineartisch, der über eine Führung und zwei getrennte Plattformen verfügt. Die Detektoren können unabhängig voneinander über einen Stellweg bis 50 mm verfahren werden. In der Nullposition berühren sich die Detektoren und erreichen ihren maximalen Abstand mit 100 mm bei vollständiger ›Öffnung‹.

Ein absolut messender Linearencoder mit 50 nm Auflösung ermöglicht die präzise Positionsregelung der Plattformen.

Durch eine entsprechende Positionierung der beiden Detektoren kann so gestreute Strahlung aus einem großen Winkelbereich erfasst werden und räumlich und spektral ausgewertet werden.
Der Lineartisch ist für die Bedingungen im Ultrahochvakuum bis 10^-9 hPa ausgelegt und aus rostfreiem Stahl gefertigt.