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BL19LXU
◆ビームラインの概要
BL19LXU は超高輝度光源27m長アンジュレーターを有するビームラインです。 光学ハッチには液体窒素冷却のSi (111)二結晶分光器、および高調波除去ミラーが設置されています。実験ハッチ1および3は、ユーザー装置が持ち込めるよう十分なスペースが確保されています。当該高輝度光源を必要とする研究であれば、分野を問わず挑戦しています。
◆研究分野
当該高輝度光源を必要とするあらゆる分野
◆光源と光学系
・実験ハッチ3
共用ユーザーの方々の装置を持ち込むことができる実験ハッチ3は、光源より約77mの距離に位置しており、サイズは大きめの 5 (W) × 3.4 (D) × 4.5 (H) m3となっています。ハッチの温度はエアコンにより精密に制御することができます。また、チェーンブロックが設置されており、重量物をハッチ内に導入、セットアップする際に利用できます。
・実験ハッチ1, 2, 4
これらの実験ハッチ (EH1, 2, 4) には、理研のプロジェクト研究のための高精度ゴニオメーター、大強度フェムト秒レーザー、超伝導マグネットが設置されておりますが、比較的小さな装置であれば これらのハッチの中に共用ユーザーの方の装置を持ち込むことも可能です。(ハッチサイズ、光源からの距離については、ビームラインのレイアウトをご参照ください。)
・共用実験ユーザーの利用可能な装置は以下の通りです。
光学定盤
APD, PIN フォトダイオード, シンチレーションカウンター, イオンチャンバー
ステッピングモータードライバーおよびコントローラー
NIMビン電源, カウンター,電流増幅器他.
蓄積リングのRFに同期した信号が得られるタイミング回路系
◆問い合わせ先
(注)e-mailアドレスは@マーク以下を省略していますので、アカウントの後に@spring8.or.jpを付けてください。
玉作賢治
理化学研究所 放射光科研究センター
〒679-5148 兵庫県佐用郡佐用町光都1丁目1-1
電話 : 0791-58-0802 内3821
e-mail : tamasaku
BL19LXU
◆Outline of beamline
BL19LXU is equipped with a 27-m-long undulator as the brightest X-ray source. The optics hutch contains a Si (111) double-crystal monochromator with cryogenic cooling and a double mirror with the SPring-8 standard mechanism. EH3 is an open hutch, where users can bring in their own apparatus. We will welcome researches in any field, just requiring the highly brilliant X-ray beam.
◆Research field
This beamline is open for any research field requiring the highly brilliant X-ray beam
◆Light source and optical system
EH3
The EH3, where public users can set up their instrumentation, has a comparably large size of 5 (W) × 3.4 (D) × 4.5 (H) m3, and is located at about 77 m distant from the undulator source. The room temperature in the hutch can precisely be controlled by an air conditioner. A manually operated chain hoist could help to install apparatus in the hutch.
EH1, 2, and 4
Although these experimental hutches (EH1, 2, and 4) are occupied by equipments of high precision goniometers, an intense laser system, and a superconducting magnet for the RIKEN project, small components are still able to be mounted in the hutches by public users. (As for the hutch size and the distance from source, see schematic view of beamline.)
Available equipments for public users are listed bellow:
・Optical bench
・APD, PIN photodiode, Scintillation counter, Ionization chamber
・Stepping motor drivers and controllers
・NIM Bin power supply, Counter/timer, MCA, Current amp., etc.
・Timing circuit supplying a trigger signal synchronized with the frequency of the storage ring.
◆Contact
Please note that each e-mail address is followed by "@spring8.or.jp."
Kenji TAMASAKU
SPring-8 / RIKEN
1-1-1 Kouto, Sayo-cho, Sayo-gun, Hyogo 679-5148
Phone : +81-(0)791-58-0802 ext.3821
Fax : +81-(0)791-58-2807
e-mail : tamasaku
フェムト秒同期レーザーシステム
◆装置概要
蓄積リングからのX線パルスと同期した波長800ナノメートルの赤外レーザーパルスを試料に照射できます。照射タイミングを調整することで、50ピコ秒の時間分解能でポンプ・プローブ測定で可能です。ユーザーの持ち込む様々な装置と組み合わせることが可能です。
◆装置の特徴
フェムト秒レーザーシステムを用いた測定は、実験ハッチ3でのみ可能です。X線の単パルスを切り出すために、実験ハッチ2に常設されているX線チョッパを使用します。このとき、最大で9.5 kHzでのポンプ・プローブ測定が可能です。また、本レーザーシステムと組み合わせて使用するユーザー持込みの計測装置は、その都度実験ハッチ3に搬入します。これまでに硬X線光電子分光、単結晶X線回折、X線磁気2色性といった測定が行われました。なお、ユーザー持込み装置に関しては、事前に担当者との調整が必要です。・フェムト秒同期レーザーシステム
チタンサファイアレーザーで、SPring-8蓄積リングのrf信号に同期したオシレータと再生増幅器から構成されています。発信の中心波長は800ナノメートルです。レーザーのパラメータについては下表を参照して下さい。本レーザーシステムは実験ハッチ2の上流側に常設されています。レーザーパルスは、専用ダクトを通じて実験ハッチ3に導入され、そこでポンプ・プローブ測定が行なえます。レーザーの光路を構築するためのミラー、レンズ、波長板などの各種光学素子が用意されています。
オシレータ | 再生増幅器 | |
形式 | Spectra Physics Tsunami | Spectra Physics Spitfire Ace |
パルス幅 | 80 fs | 120 fs |
繰返し周波数 | 84.76 MHz | 1 - 10 kHz |
出力 | 800 mW | 7 W |
・X線チョッパ
真空対応のX線チョッパです。SPring-8のHモードにて、単パルスを切り出せます。切出しの周波数は、9.5 kHz、4.75 kHz、0.95 kHzが選択可能です。9.5 kHzは蓄積リングの22周に1回に対応します。1パルス当たりのX線光子数は、106個程度となります。チョッパ本体は直径140mmのチタン製円盤なので、比較的高い光子エネルギーまで利用可能です。
・制御ソフトウェア
レーザーの照射タイミングおよびレーザー強度は、Linux PC上でコマンドにより制御できます。他の計測用コマンドを組み合わせることにより、ディレイスキャンなどが可能です。
・文献
Rev. Sci. Instrum. 71, (2000) 1268-1274.
日本放射光学会誌 20, (2007) 117-123.
◆装置アクセサリー
本システムでは以下の機器が常設されています。
・特になし
また、以下のアクセサリーの利用も可能です。
・窒素ガス吹付装置(100 – 300 K)
◆実験・試料準備
フェムト秒レーザーシステムを用いたポンプ・プローブ測定と組み合わせる測定手法で、事前に定常状態の測定を行って下さい。また、レーザーとX線の侵入長が異なると、測定したい信号が見えない可能性があります。薄膜にするなどして試料の厚みを最適化して下さい。
◆実験手順・注意事項
測定開始時に、レーザーとX線パルスのタイミングを試料位置で調整する必要があります。
初めに、高速の検出器を使った粗い調整で、1ナノ秒程度で合わせ込み、その後、試料からの信号を使ってレーザーとX線パルスの同時照射のタイミングを決定します。
なお、硬X線光電子分光や単結晶X線回折では標準試料を使った調整手順が確立されています。
◆問い合わせ先
玉作 賢治 (tamasaku@riken.jp)
◆代表的な論文リスト
”Transient quantum isolation and critical behavior in the magnetization dynamics of half-metallic manganites”
T. Pincelli, R. Cucini, A. Verna, F. Borgatti, M. Oura, K. Tamasaku, H. Osawa, T.-L. Lee, C. Schlueter, S. Günther, C. H. Back, M. Dell’Angela, R. Ciprian, P. Orgiani, A. Petrov, F. Sirotti, V. A. Dediu, I. Bergenti, P. Graziosi, F. Miletto Granozio, Y. Tanaka, M. Taguchi, H. Daimon, J. Fujii, G. Rossi, and G. Panaccione
Physical Review B 100, (2019) 045118.
10.1103/PhysRevB.100.045118
”Picosecond Time-Resolved Hard X-ray Photoelectron Spectroscopy System at the 27-m-long Undulator Beamline BL19LXU of SPring-8”
M. Oura, H. Osawa, K. Tamasaku, K. Tanaka, T. Pincelli, J. Fujii, G. Panaccione, and Y. Tanaka
Synchrotron Radiation News 31, (2018) 36-41.
10.1080/08940886.2018.1483658
Femtosecond Synchronous Laser System
◆Equipment overview
X-ray pulses can be synchronized with infrared laser pulses with a wavelength of 800 nanometers from the storage ring can be used to irradiate the sample. The irradiation time can be adjusted to complete pump-probe measurements with a time-resolution of 50 picoseconds. This can be combined with various devices provided by the user.
◆Features of the Equipment
Measurements using femtosecond laser systems are only possible in Experiment Hatch 3. To extract the X-ray single pulses, use the X-ray chopper permanently installed in Experiment Hatch 2. At this time, it is possible to complete pump-probe measurements up to 9.5 kHz. In addition, for user provided equipment to be combined with this laser system, it must be brought to Experiment Hatch 3 each time. Up to now, measurements such as X-ray photoemission spectrometry, monocrystal X-ray diffraction, and 2-color X-ray magnetism measurements have been completed. Furthermore, for user provided devices, it is necessary to coordinate with the person in charge in advance.・Femtosecond Synchronous Laser System
The titanium sapphire laser is configured with a synchronized oscillator and regenerative amplifier which uses an rf signal from the SPring-8 storage ring. The central wavelength of transmission is 800 nanometers. Please refer to the table below for the laser parameters. This laser system is permanently located on the upstream side of Experiment Hatch 2. Laser pulses are introduced through a dedicated duct in Experiment Hatch 3, which allows for pump-probe measurements. Various optical elements such as mirrors, lenses and wave plates are available for constructing the laser optical path.
Oscillator | Regenerative Amplifier | |
Method | Spectra Physics Tsunami | Spectra Physics Spitfire Ace |
Pulse Width | 80 fs | 120 fs |
Repetition Frequency | 84.76 MHz | 1 - 10 kHz |
Output | 800 mW | 7 W |
・X-ray Chopper
The X-ray chopper is vacuum compatible. A single pulse can be extracted in the SPring-8 H mode. The extraction frequency can be selected from 9.5 kHz, 4.75 kHz and 0.95 kHz. 9.5 kHz corresponds to 22 laps around the storage ring. The number of X-ray photons per pulse is about 106. The chopper body is a titanium disk with a 140mm diameter, which allows for relatively high photon energy.
・Control Software
The laser irradiation timing and laser intensity can be controlled by commands on a Linux PC. By combining other measurement commands, delay scanning is possible.
・Literature
Rev. Sci. Instrum. 71, (2000) 1268-1274.
The Japanese Society for Synchrotron Radiation Research 20, (2007) 117-123.
◆Equipment accessories
The following equipment is permanently installed in this system.
・Nothing in particular
The following accessories are also available:
・Nitrogen gas spraying device (100 ~ 300 K)
◆Experiment / sample preparation
Please use a measurement method with a pump-probe measurement using a femtosecond laser system to measure steady-state conditions in advance. Also, different lasers and X-ray penetration lengths may prevent you from seeing the signal you wish to measure. Please optimize the thickness of the sample by using a thin film.
◆Experimental procedure / precautions
When beginning the measurement, the laser and X-ray pulse timing must be adjusted at the sample location.
First, with course adjustments using a high-speed detector, it is adjusted to 1 nanosecond, then afterwards, by using the sample signal, the simultaneous laser and X-ray pulses exposure times are determined.
In addition, adjustment procedures using standard samples have been established for hard X-ray photoemission spectroscopy and monocrystal X-ray diffraction.
◆Contact
玉作 賢治 (tamasaku@riken.jp)
◆List of representative treatises
”Transient quantum isolation and critical behavior in the magnetization dynamics of half-metallic manganites”
T. Pincelli, R. Cucini, A. Verna, F. Borgatti, M. Oura, K. Tamasaku, H. Osawa, T.-L. Lee, C. Schlueter, S. Gunther, C. H. Back, M. Dell’Angela, R. Ciprian, P. Orgiani, A. Petrov, F. Sirotti, V. A. Dediu, I. Bergenti, P. Graziosi, F. Miletto Granozio, Y. Tanaka, M. Taguchi, H. Daimon, J. Fujii, G. Rossi, and G. Panaccione
Physical Review B 100, (2019) 045118.
10.1103/PhysRevB.100.045118
”Picosecond Time-Resolved Hard X-ray Photoelectron Spectroscopy System at the 27-m-long Undulator Beamline BL19LXU of SPring-8”
M. Oura, H. Osawa, K. Tamasaku, K. Tanaka, T. Pincelli, J. Fujii, G. Panaccione, and Y. Tanaka
Synchrotron Radiation News 31, (2018) 36-41.
10.1080/08940886.2018.1483658