Neue Publikation in Nature Communications
In dem Artikel “Model-free pattern separation of two-color ultrafast X-ray diffraction” demonstriert Linos Hecht zusammen mit unseren Gruppenmitgliedern Asbjørn Ørnemark Lægdsmand und Marcel Mudrich, wie sich überlagerte Röntgenbeugungsmuster zweier zeitlich versetzter Pulse mit unterschiedlichen Photonenergien rechnerisch voneinander trennen lassen, indem sie die hohe Photonenenergieauflösung des Detektors ausnutzen.
Die zweifarbige Röntgenbildgebung mit Freie-Elektronen-Laser-Impulsen bietet einen leistungsstarken Ansatz zur Untersuchung der ultraschnellen Strukturdynamik in nanoskaligen Systemen, da sie (nahezu) atomare räumliche Auflösung mit zeitlicher Präzision im Femtosekundenbereich kombiniert. Der erste Röntgenimpuls erfasst den Anfangszustand des Objekts, während der zweite, zeitlich verzögerte Impuls dessen anschließende Entwicklung abfragt. Eine zentrale Herausforderung besteht darin, die beiden vom selben Detektor gleichzeitig aufgezeichneten Muster voneinander zu trennen. Wir demonstrieren die Umsetzung dieses Ansatzes an strukturell variierenden nanoskaligen Partikeln unter Verwendung von zwei Röntgenimpulsen mit unterschiedlichen Photonenenergien von 1 und 1,2 keV. Im Vakuum erzeugte Helium-Nanotropfen im Submikrometerbereich werden mit den beiden Röntgenimpulsen bestrahlt, die zeitlich um bis zu 750 Femtosekunden voneinander getrennt sind. Unter Ausnutzung der hohen Photonenenergieauflösung des Bilddetektors trennen wir die überlappenden Beugungssignale, indem wir die Zählraten einzelner Pixel analysieren und Mustererkennung anwenden. Die Kugelform der Helium-Nanotropfen ermöglicht es uns, diesen Ansatz durch Anpassung der radialen Streuprofile an Mie-Lösungen für ein achromatisches Feld zu validieren. Die hervorragende Übereinstimmung zwischen den beiden Methoden, insbesondere in den schwach beleuchteten äußeren Bereichen der Beugungsmuster, in denen hochauflösende Strukturinformationen kodiert sind, unterstreicht die Qualität dieses Ansatzes und sein Potenzial für zukünftige fortschrittliche Röntgenfilmtechniken.
(Dieser Absatz: übersetztes, angepasstes Abstract)