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Röntgenspektroskopie

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Schematische Darstellung der Synchrotronstrahlungsquelle des KIT mit Beamlines (grün) und zusätzlichen Labors zur Probenvorbereitung und -charakterisierung (blau). INE- und CAT-ACT-Beamline befinden sich auf der Ostseite der Halle (rechts).
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ACT-Experiment zur Untersuchung von radionuklidhaltigen Proben mit Röntgenabsorptions- und Emissionstechniken an der CAT-ACT-Beamline.

Röntgenspektroskopische Messverfahren unter Anwendung der hochintensiven Synchrotronstrahlung des Elektronenspeicherrings ANKA auf dem Campus Nord des KIT ermöglichen einen umfassenden Einblick in atomare und molekulare Strukturen von Materialien, deren Charakterisierung im Rahmen der Erforschung sicherer Entsorgungskonzepte für nukleare Abfallstoffe von zentraler Bedeutung ist. Röntgenabsorptionsspektroskopie (XAS) beruht auf der resonanten Anregung elektronischer Bindungsniveaus einer ausgewählten Atomsorte und erfordert die präzise Messung des Absorptionskoeffizienten der Probe für monochromatische Röntgenstrahlung. Hierbei wird die Anregungsenergie im Bereich sogenannter „Absorptionskanten“ durchgestimmt. Aus der beobachteten “Feinstruktur“ der Absorption (XAFS) können Rückschlüsse auf elektronische Zustände der angeregten Atome (z.B. ihre Oxidationsstufe), aber auch auf die Bindungsgeometrie und die atomare Umgebung (interatomare Abstände, Art und Anzahl der Nachbaratome) gezogen werden. KIT-INE betreibt zwei Messplätze an der KIT-Synchrotronquelle, die mit einer speziellen Infrastruktur und Umgangsgenehmigung für radioaktive Probensysteme ausgestattet sind - die INE-Beamline (in Betrieb seit 2005) und das ACT-Labor an der neuen CAT-ACT-Strahlführung (Fertigstellung 2016). An der INE-Beamline liegt der Fokus auf Untersuchungen mit konventioneller Röntgenabsorptionsspektroskopie und der Kombination von Methoden, während der mit einem Multikristall-Röntgenemissionsspektrometer ausgestattete ACT-Messplatz vor allem bei innovativen Verfahren wie der hochauflösenden Nahkantenspektroskopie (HR- oder HERFD-XANES) und der unelastischen Röntgenstreuung (RIXS) zum Einsatz kommt. Beide Messplätze erlauben Untersuchungen von Proben bis zum 1E+6-fachen der Freigrenze des Gehalts an Actinid-Elementen oder radioaktiven Spalt- und Aktivierungsprodukten in fester oder gelöster Form – einschließlich Untersuchungen an hochaktiven Abfallformen (HAW) aus der nuklearen Energieerzeugung. Ein wesentlicher Teil der Arbeiten der Gruppe „Röntgenspektroskopie“ besteht in der Planung und Durchführung von Messkampagnen im Rahmen des F&E-Programms des INE sowie in der Betreuung von Projekten externer Nutzer der beiden Beamlines. Hinzukommen administrative Aufgaben im Bereich der Genehmigung von Projekten, des Probentransports und des Nutzerzugangs und der operative Strahlenschutz an beiden Messplätzen. Neben der Nutzerbetreuung ist die Gruppe für Instandhaltungsarbeiten sowie für die Planung der instrumentellen Weiterentwicklung der Messplätze zuständig und verfolgt eigene Forschungsprojekte an der KIT-Synchrotronquelle und externen Synchrotronstrahlungsquellen.

 

Link zu den Beamlines

 

Ansprechpartner:

Jörg Rothe     Kathy Dardenne     
   +49 721 608 24390    +49 721 608 26669