European XFEL уникален своей способностью генерировать рентгеновское излучение с очень высокой энергией. Однако с ростом энергии рентгеновских лучей их взаимодействие с кристаллами ослабевает, что затрудняет измерения. В области высоких энергий фотонов значительная часть излучения просто проходит сквозь кристалл, оставаясь неиспользованной. Из-за этого эффективность традиционных спектрометров резко падает при энергиях выше 15 килоэлектронвольт (кэВ).

Новый спектрометр позволяет получать достоверные результаты даже при энергиях, значительно превышающих 15 кэВ. Он работает в геометрии, где рентгеновские лучи проходят сквозь кристалл и дифрагируют от атомных плоскостей, перпендикулярных поверхности. Интересно, что эффективность анализатора Лауэ возрастает с увеличением энергии рентгеновских лучей. Производительность этого спектрометра значительно превосходит предыдущие конструкции с динамически изогнутыми анализаторами Лауэ.

«Наша оптимизированная конструкция с фиксированной кривизной и малым радиусом изгиба позволяет создавать анализаторы без заметных искажений, что значительно упрощает настройку и измерения со спектрометром Лауэ», — говорит Федерико Лима, научный сотрудник инструмента FXE.

Новое устройство, получившее название High Energy Laue X-ray Emission Spectrometer (HELIOS), уже установлено и доступно для всех пользователей European XFEL. Оно обеспечивает исключительно высокую точность измерений — около 1.2×10-4 при энергии фотонов около 18.6 кэВ. По сравнению с традиционными спектрометрами, HELIOS достигает силы сигнала в 4–22 раза выше.

Это открывает возможность для изучения особенно интересных электронных переходов в так называемых 4d-переходных металлах, которые ранее были труднодоступны для измерений. К 4d-переходным металлам относятся важные в техническом плане элементы, такие как ниобий, молибден, рутений, палладий и серебро. В качестве примера применения так же изучение материалов, которые могут быть использованы в качестве сверхпроводников или катодов и анодов батарей для эффективного хранения энергии.