Project

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Improved capabilities at the Powder Diffraction station for contrast-enhanced experiments. / New X-ray detector

Applicant Casati Nicola
Number 183320
Funding scheme R'EQUIP
Research institution Paul Scherrer Institut
Institution of higher education Paul Scherrer Institute - PSI
Main discipline Condensed Matter Physics
Start/End 01.03.2019 - 29.02.2020
Approved amount 94'060.00
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All Disciplines (2)

Discipline
Condensed Matter Physics
Physical Chemistry

Keywords (4)

Powder Diffraction; Anomalous Scattering; X-ray Detectors; Synchrotron Radiation

Lay Summary (Italian)

Lead
La nuova generazione di rivelatori Mythen sara' installata alla linea di sincrotrone "Material Science', presso la Sorgente di Luce di sincrotrone Svizzera. Questo sviluppo rendera' possibili esperimenti piu' veloci sui materiali e in condizioni di contrasto di assorbimento elementare.
Lay summary

La linea di sincrotrone "Material Science", presso il Paul Scherrer Institute, serve le comunita' svizzera ed internazionale fornendo strumentazione d'avanguardia pe esperimenti di diffrazione di raggi X. La nuova generazione di rivelatori di raggi X "Mythen", rivelatori lineari dedicati alla diffrazione di polveri di alta risoluzione, e' stata sviluppata dal gruppo di studio per i rivelatori presso lo stesso istituto. E' nostra intenzione produrre, installare e validare l'uso di tali rivelatori, che presentano numerosi vantaggi rispetto ai precedenti: il piu' importante e' la capacita' di lavorare con materiali anche a lunghezze d'onda in grado di eccitare in maniera significativa l'emissione fluorescente di elementi contenuti nei materiali stessi, senza compromettere la qualita' dei dati risultante. Questo permette di effettuare esperimenti in condizioni di contrasto  di un elemento specifico, meglio evidenziando questo elemento all'interno del materiale stesso. Questo tipo di esperimenti puo' risultare cruciale in diversi materiali, inclusi i nanomateriali, materiali porosi funzionalizzati e materiali per batterie. Altre migliorie riguardano la velocita' intrinseca del rivelatore, le caratteristiche geometriche del sistema completo e la possibilita' di effettuare esperimenti con raggi X di piu' bassa energia, fino a 5 keV, che e' il limite del nostro strumento.

Direct link to Lay Summary Last update: 18.12.2018

Responsible applicant and co-applicants

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
160581 Nanoporous Adsorbents for Energetically Favorable Industrial Gas Separations 01.01.2016 Assistant Professor (AP) Energy Grants
153556 Visualization of pores in individual catalyst particles 01.10.2014 Project funding (Div. I-III)
179150 Materials perspectives on achieving pyrochlore-based quantum spin liquid ground states 01.10.2018 Project funding (Div. I-III)

Abstract

We propose an upgrade to a new detector for the Powder Diffraction (PD) station of the Swiss Light Source. The proposed model is the latest development of the world-renowned detector group at the Paul Scherrer Institute and will open new possibilities at the PD Station to perform advanced diffraction studies.X-ray powder diffraction is an extensively used technique in several fields of research. The PD station of the Swiss Light Source, together with the PSI detector group, has pioneered over the last 10 years a novel type of high-resolution detector that shortens acquisition times by a thousand times relative to that associated with the traditional scanning approach. This allows for higher signal quality and for time-resolved studies down to the millisecond regime.The PSI detector group has developed a new chip with several advantages compared to the present model: it increases the maximum speed, allows detection of longer wavelengths, and, crucially, enables one to work at the absorption edge of a relevant element, despite fluorescent emission. We propose to upgrade to this entirely novel design in order to take full advantage of the station's energy tunability and develop the possibility to perform contrast-enhanced measurements.Such experiments are fundamental in several cases such as in electrochemical studies, doped materials, catalysts etc., where enhancing the contrast of a specific element provides key information and sheds light on the properties or the structure-property relations of the investigated materials.
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