Synkrotronbaserade

Synkrotronbaserade metoder är tekniker som utnyttjar synkrotronstrålning, ljus som produceras i en synkrotron, för att undersöka material och biologiska system på atomär skala. Synkronstrålningen kännetecknas av mycket hög intensitet, breda spektrum och möjligheten att välja exakt energi samt polarisation, vilket gör det möjligt att genomföra experiment som inte lätt kan göras med vanliga laboratoriekällor.

Strålningen uppstår när högenergetiska elektroner accelereras i en cirkulär bana och avböjs av magnetfält, vilket avger fotoner. I en synkrotron används insertion devices som undulatorer och wigglers för att förbättra strålningens egenskaper. Strålningsfältet kan oftast anpassas över ett brett energiregister, från mjukt till hårt röntgenområde.

Vanliga synkrotronbaserade tekniker inkluderar röntgenabsorptionsspektroskopi (XAS), där lokala elektronmiljöer studeras; röntgendiffraktion (XRD) och småvinkelröntgenspridning (SAXS) eller bredvinkelröntgenspridning (WAXS) för strukturell information; röntgenfluorescensspektroskopi och kartläggning; samt bildtekniker som röntgentomografi och koherenta bildtekniker som ptychografi.

Användningsområden omfattar materialvetenskap, katalys och kemi, biologi och biomedicin, geovetenskap och kulturarv samt miljövetenskap. Den höga strålningskvaliteten gör det möjligt att studera små prover, ytförhållanden, nanostrukturer och dynamiska processer under varierande miljöförhållanden, ofta i realtid eller med hög rumslig och tidsupplösning.

Anläggningar för synkrotronbaserade undersökningar drivs ofta som offentliga eller offentligt finansierade forskningsinfrastrukturer. Exempel på välkända synkrotronljuskällor är ESRF i Frankrike, Advanced Photon Source och Argonne i USA, Diamond Light Source i Storbritannien, SOLEIL i Frankrike och PETRA III i Tyskland. Forskare ansöker vanligtvis om beamline-tid för specifika experiment.