Laboratório Nacional
de Luz Síncrotron

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Ema

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Ema, Rhea americana, é uma ave que não voa, nativa da América do Sul. (Foto: Nino Barbieri)

A Linha de Luz EMA (Extreme condition x-ray Methods of Analysis) é projetada para fazer a diferença onde um alto brilho (alto fluxo de até $1 \times 10^{14}$ fótons por segundo e tamanho de feixe de  beamsize até 0.1×0.1 $ \mu \rm m^{2}$) é essencial, que é o caso para as pressões extremas, que exigem pequenos focos, e análises com resolução temporal, que requerem um elevado fluxo de fótons.

Esta linha de luz é projetada para ter duas cabanas experimentais para cobrir a maioria das técnicas de condições extremas empregadas hoje em laboratórios síncrotron no mundo inteiro. Além das estações experimentais, laboratórios de apoio irão oferecer o suporte necessário para as experiências na linha de luz, que abrange a instrumentação de alta pressão, utilizando células de bigorda de diamante, e os requisitos de pump-and-probe para lasers ultra-rápidos e de alta potência.

Embora tenha sido inicialmente proposta em 2012 como uma linha de luz com microfoco para estudos gerais de espectroscopia de Raios X de uma infinidade de materiais, ela foi otimizada desde então e focada para realizar experimentos em ambientes de condições extremas (incluindo alta pressão, temperatura e campo magnético) e métodos (espectroscopia de raios X, difração, espalhamento inelástico, pump-and-probe com resolução temporal, etc) para estudos em Ciências dos Materiais.

ELEMENTOS ÓTICOS

ElementoTipoPosição[m]Descrição
SourceUndulator0.0In vacuum undulator, 19 mm period
MonochromatorDCM28.5Vertical bounce, fixed exit. Si 111 and Si 220
¼ wave platePhase plate31.0Phase retarder for controlling the polarization
HRMMirrors33.3Harmonic rejection mirror pair. Si, Rh, Pt stripes
KB1Mirrors44.5Bendable vertical and horizontal focusing mirrors for the first experimental hutch
KB2Mirrors96.0Fixed curvature bent vertical and horizontal focusing mirrors for the second hutch

PARÂMETROS

ParâmetroValorObs. | Condição
Energy range (keV)2.7 - 30
Energy resolution ($\Delta$E/E)$10^{-4}$ - $ 10^{-5}$
Harmonic content< $10^{-5}$
Energy scanningYes
Beam Sizes80x80 $\rm nm^{2}$ to 10x10 $\rm \mu m^{2}$Dependent of the position
Beam Divergences2 $ \rm mrad$ to 20 $ \rm \mu rad$Dependent of the position
Imaging ModesCDI, scanning
Sample EnvironmentsPressures of up to 800 GPa Temperatures from 2 K to 8000 K; Static magnetic fields up to 11 TUnder preliminary consideration: temperatures as low as 0.5 K and as high as 105 K; pulsed magnetic fields of up to 80 T

Técnicas Experimentais

As seguintes técnicas serão cobertas por esta Linha de Luz:

  • Espectroscopia Magnética (XMCD) e Espalhamento (XRMS) sob alta pressão e baixa temperatura, para a investigação do magnetismo específico de elementos sob pressão;
  • Experimentos em XRD e XAS a pressões e temperaturas extremas, para a investigação de informação cristalográfica como uma função da pressão/temperatura utilizando feixe extremamente focalizado, bigornas de diamante muito pequenas e lasers de alta potência;
  • Espectroscopia por Emissão de Raios X (XES) de resolução de energia acoplado experimentos pump and probe, para a investigação de fenômenos químicos com resolução temporal de picossegundos;
  • Espalhamento Raman de Raios X com resolução de energia (Espalhamento Inelástico de Raios X), para a investigação elementos leves em materiais sujeitos a altas pressões e/ou temperaturas;
  • Imagem por Difração Coerente (CDI), para a investigação de deformações com resolução nanométrica em materiais sujeitos a alta temperatura e/ou pressão.