2026年6月15日——TES光谱仪由德国亥姆霍兹柏林材料与能源中心(HZB)、马克斯·普朗克化学能源转换研究所(MPI-CEC，德国米尔海姆)与美国国家标准与技术研究院(NIST，美国科罗拉多州博尔德)合作研制，目前已在BESSY II投入运行，是欧洲唯一一台安装在同步辐射源上的TES光谱仪。新仪器的光子探测效率比波长色散X射线发射光谱仪高出100至1000倍。它将用于研究原子级薄层、纳米结构以及高度稀释的原子和分子样品的电子特性。研究团队期待收到来自用户社区的激动人心的研究提案。

像BESSY II这样的同步辐射源能提供高强度、高亮度的X射线光，可用于检测各种样品。然而，X射线发射光谱学(XES)和共振非弹性X射线散射(RIXS)这类通过检测样品发射的光子进行的技术，极其依赖光子。因此，XES和RIXS迄今主要局限于高浓度和体相样品。

极高的灵敏度

“我们在BESSY II投入使用的超导过渡边缘传感器(TES)阵列光子探测器，检测光子的效率比传统XES和RIXS光谱仪高出约100到1000倍，”新仪器的负责人、HZB的Régis Decker表示。

低维系统

“这可以为分子化学或分子生物学提供新的洞见，也能用于研究降维系统（如原子单层、纳米结构和杂质）的量子特性。TES光谱仪是对ARPES等扫描这类系统电子能带结构的方法的补充，”Régis Decker说。此外，一些原本需要数小时的XES和RIXS测量，使用该仪器只需几分钟即可完成。

248个超导传感器

TES阵列光谱仪包含248个传感器，这些传感器在冷却至25毫开尔文时会进入超导状态。这样的低温是通过类似于量子计算机所用的氦4-氦3稀释制冷机实现的。当样品受到X射线照射时，它自身会发射光子。这些光子随后撞击阵列中的单个传感器，导致温度骤然升高，短暂破坏超导状态，使传感器电阻增加，这一变化通过基于超导量子干涉仪(SQUID)阵列的电路进行检测。

该光谱仪连接到一个定制设计的超高真空样品室，可在10K至室温范围内实现精确控温，便于样品的转移、制备和测量。光谱仪和样品室的整体装置安装在BESSY II的UE52-SGM光束线上，该光束线支持完全偏振控制。未来的发展包括改进样品制备能力，以及在磁场中测量样品，用于X射线吸收磁圆二色性(XMCD)和发射磁圆二色性(RIXS-MCD)。

欧洲唯一的TES光谱仪

TES光谱仪最初是为天体物理测量开发的，用于评估最微弱的光子通量。迄今为止，全球X射线源上仅有五台TES光谱仪，其中四台在美国，一台在日本。BESSY II现在拥有欧洲唯一的同步辐射TES光谱仪。“我们期待收到用户社区提交的激动人心的研究提案，”Decker说。