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Endstation for AMO Science at the SwisFEL ATHOS beamline

English title Endstation for AMO Science at the SwisFEL ATHOS beamline
Applicant Bostedt Christoph
Number 182988
Funding scheme R'EQUIP
Research institution Paul Scherrer Institut
Institution of higher education Paul Scherrer Institute - PSI
Main discipline Physical Chemistry
Start/End 01.03.2019 - 29.02.2020
Approved amount 761'025.00
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All Disciplines (2)

Discipline
Physical Chemistry
Other disciplines of Physics

Keywords (9)

Ultrafast; Photo induced dynamics; Physical chemistry; Soft x-ray; User endstation; atomic molecular and optical physics; Free-electron laser; Nano particles; Pump Probe

Lay Summary (German)

Lead
Freie-Elektronen Laser, wie der neu in Betrieb genommene SwissFEL am Paul Scherrer Institut, sind neuartige Röntgenquellen, die im Vergleich zu herkömmlichen Quellen sehr kurze und intensive Röntgenpulse liefern. Diese intensiven Röntgenpulse eröffnen noch nie dagewesene Möglichkeiten atomare und molekulare Prozesse auf den relevanten Längen- und Zeitskalen zu beobachten und zu verstehen. Beispiele hierfür sind die spektroskopische Beobachtung einer chemischen Reaktion oder die Abbildung von dynamischen Prozessen in Nanoteilchen. Im Vergleich zu den bereits etablierten Methoden mit optischen Lasern erlauben Röntgenlaser eine höhere räumliche Auflösung durch gezielte Adressierung von Rumpfelektronen und daher eine Element spezifische Spektroskopie.
Lay summary

Das Ziel des Projektes ist es die Instrumentierung zu entwickeln, welche das volle Potential des Röntgenlasers für das Forschungsgebiet der Atom- und Molekülphysik bzw. der Physikalischen Chemie ausschöpft. Zu diesem Zweck werden wir verschiedene Methoden der Elektronen- und Ionenspektroskopie mit der am Paul Scherrer Institut entwickelten Röntgendetektortechnologie für abbildende Streu-Experimente kombinieren. Ein besonderes Augenmerk des Projektes liegt auf der Kombination von optischen Lasern mit dem Freie-Elektronen Laser um Einblicke in die Dynamik von Licht-induzierten Prozessen in Atomen, Molekülen und Nanoteilchen zu erhalten. Diese sogenannten Pump-Probe Experimente werden erst durch die aufzubauende Instrumentierung ermöglicht.

Direct link to Lay Summary Last update: 14.02.2019

Responsible applicant and co-applicants

Project partner

Abstract

We propose to develop a highly versatile endstation at the SwissFEL Athos beamline for ultrafast atomic, molecular and optical (AMO) as well as chemical sciences that will combine, for the first time, a free-electron laser (FEL) based X-ray source, laser-driven attosecond high harmonic (HHG) sources, as well as coincident X-ray imaging and spectroscopy capabilities. The combination of the two laser source with their specific characteristics will provide new tools for unraveling and controlling ultrafast chemical dynamics in gases, clusters, and liquids from an entirely new point of view. In particular, electronic and nuclear dynamics could be measured in real time in isolated molecules and clusters in the gas phase, but also in solvated molecules, transition-metal complexes, and nanoparticles in their natural environment. The femtosecond to sub-femtosecond intense X-ray pulses from SwissFEL and the HHG sources will be optimally exploited in combination with the element specificity of SXR spectroscopy and the nanoscale resolution of X-ray imaging. The proposed endstation would be unique in the international landscape of FEL-based research and the first to include attosecond XUV pulses from optical sources as well as the X-ray FEL.
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