Brillanz von XFEL

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    • Brillanz von XFEL

      Hallo,

      die mathematische Definition der Brillanz ist mir bekannt, aber richtig einordnen kann ich den Begriff nicht. Bezieht sich die Brillanz lediglich auf *ein* "bunch" mit N Teilchen oder auf einen längeren Zeitraum? Anders gefragt: Es heißt, der XFEL wird 27000 Lichtblitze pro Sekunde erzeugen. Steckt diese Information in der Brillanz schon drin? Nochmal anders gefragt: Wenn ich sage "XFEL erzeugt Strahlung mit besonders hoher Brillanz, sehr kurze und schnell aufeinander folgende Lichtblitze" - ist das redundant, weil die beiden letztgenannten in "Brillanz" bereits enthalten sind?

      Ich hoffe ich konnte klar machen, wo meine Wissenslücke liegt :rolleyes:

      Gruß,

      Mathias
    • Hallo Mathias,

      Mein Name ist Joachim und ich bin Gruppenleiter für Probenumgebung an der European XFEL GmbH. Die Administratorin dieses Forums war so frei, diese Frage unserer PR-Abteilung vorzulegen, die mich dann gebeten hat, kurz Stellung zu nehmen. Hier kommt sie also, die Stellungnahme:


      Zum Vergleich der Brillanz von XFELs mit Synchrotronstrahlungsquellen verwenden wir in der Regel keine durchschnittliche Brillanz, sondern die Spitzenbrillanz (peak brilliance). Das ist der Wert, der zum intensivsten Zeitpunkt während eines Röntgenimpulses aus dem XFEL herauskommt. Wir erreichen diese Spitzenbrillanz nur für wenige Femtosekunden. Der Wert ist wichtig, weil es von diesem Wert abhängen kann, ob ein Experiment möglich ist oder nicht. So gibt es Experimente, bei denen ein Bild von einem mikroskopisch kleinen Objekt (etwa ein Virus-Partikel oder ein Protein-Kristall) in einem einzelnen Schuss aufgenommen werden muss. In anderen Experimenten kommt es darauf an, eine möglichst große Photonendichte (Intensität) für einen Moment zu erzeugen um nichtlineare Optik zu betreiben.

      Also nein: Die Information ist nicht redundant. Für vollständige Information der "Leistung" eines XFEL braucht es die peak brilliance, die Impulslänge und die Impulsrate. Die Rate bestimmt, wie viele Einzelmessungen pro Sekunde durchgeführt werden können. Das ist wichtig um gute Statistiken messen zu können.

      Viele Grüße,
      Joachim
    • quantenwelt wrote:

      Für vollständige Information der "Leistung" eines XFEL braucht es die peak brilliance, die Impulslänge und die Impulsrate.
      Hallo Joachim,

      vielen Dank, das ist genau das, was ich wissen wollte. (Mindestens) eine weitere Frage hätte ich noch:
      Mit PETRA III gibt es in Hamburg ja bereits eine leistungsstarke Quelle für Röntgenstrahlung.
      Was macht der European XFEL besser bzw. weshalb besteht der Bedarf nach einer neuen Anlage?

      Gruß

      Matthias
    • KASCADE wrote:

      Was macht der European XFEL besser bzw. weshalb besteht der Bedarf nach einer neuen Anlage?
      Hallo Matthias,
      XFELs ermöglichen Experimente, die mit Speicherringen nicht möglich sind. Die Impulslänge von XFELs liegt im Bereich zwischen 5 und 100 Femtosekunden, bei Speicherringen sind die Impulse dagegen Pikosekunden lang. Wenn wir also sehr schnelle Prozesse beobachten wollen, können wir das nur mit XFELs. Die andere herausragende Eigenschaft von XFELs ist die Intensität. Wir erzeugen in einem Impuls etwa so viele Photonen, wie Speicherringe in einer ganzen Sekunde. Damit lassen nicht nichtlineare Effekte mit Röntgenstrahlung erzeugen, also Prozesse, an denen viele Photonen gleichzeitig beteiligt sind. Das ist ohne XFELs nur für sichtbares Licht mit Lasern möglich.

      Viele Grüße,
      Joachim
    • Hallo Kurt,
      Ja, Laserlicht ist eigentlich immer polarisiert.

      Im einfachsten Fall haben wie horizontal polarisiertes Licht dadurch, dass die Magnetstrukturen von oben und unten kommen und so die Elektronen auf eine Wellenbahn in der horizontalen Ebene zwingen. Mit komplexeren Magnetstrukturen lassen sich aber auch andere Polarisationen erzeugen.

      Gruß,
      Joachim
    • quantenwelt wrote:


      Ja, Laserlicht ist eigentlich immer polarisiert.

      Im einfachsten Fall haben wie horizontal polarisiertes Licht dadurch, dass die Magnetstrukturen von oben und unten kommen und so die Elektronen auf eine Wellenbahn in der horizontalen Ebene zwingen. Mit komplexeren Magnetstrukturen lassen sich aber auch andere Polarisationen erzeugen.

      Naja_gut, beim Laserlicht meint mal im allgemeinen Licht das durch resonante Schwingkörper (Atome) erzeugt wird, da ergibt sich automatisch Polarisation weil ja nur die -passend- ausgerichteten und resonant/phasenpassend mitschwingenden Atome das Signal erzeugen.

      Bei dem Licht hier ist es doch anders, da wird das Signal nicht von Resonanzkörpern bestimmt/erzeugt, sondern wegen der/von den beschleunigten Elektronen. Das ist, so meine ich, ein entscheidender Unterschied. Wenns da zu Polarisation kommt dann dürfte das wohl an der -Spinausrichtung- der Elektronen liegen. Oder siehst du das anders?

      Kurt