東京大学との共同研究で開発された、超高速スピントロニクスまたはオプトスピントロニクスを中心とした物質科学研究のための実験装置です。光学レーザーと組み合わせてフェムト秒の時間分解測定が可能です。また、軟X線ナノ集光ミラーと組み合わせることで、ナノメートルの空間分解能で測定することも可能です。
※この装置は、SACLA基盤開発プログラムの課題（代表者：東京大学 松田巌准教授）として開発されました。
基本性能・成果
実験装置
特徴
時間分解能：<70 fs
温度：15K ~ 室温
外部磁場：-0.3 T ~ 0.3 T
Operando計測
運転パラメータ（EH4a@BL1）
XFELパラメータ
| 光子エネルギー（基本波） | 40-150 eV |
| パルスエネルギー | ~80 uJ |
| エネルギー幅（ΔE/E） | ~3% |
| 繰り返しレート | 60 Hz |
参考文献:
S. Owada et al., J. Synchrotron Rad., 25, 282 (2018).
X線集光特性
| Optical parameters (KB mirrors) | Vertical | Horizontal |
| Surface coating | Carbon | Carbon |
| Substrate size | 600 × 50 × 50 mm | 600 × 50 × 50 mm |
| Glancing angle | 1.5 deg | 1.5 deg |
| Focal length | 2.00 m | 2.65 m |
| Distance from source | 85 m | 85 m |
| Spatial acceptance | 15.1 mm | 15.1 mm |
| Typical focal size @100eV | ~5 µm FWHM | ~5 µm FWHM |
参考文献:
S. Owada et al., J. Synchrotron Rad., 25, 282 (2018).
光学レーザー特性
| 基本波 | 2倍波 | 3倍波 | 4倍波 | |
| Wavelength | 800 nm | 400 nm | 267 nm | 200 nm |
| Pulse Energy (Max.) | ~12 mJ | ~0.5 mJ | ~0.2 mJ | ~0.02 mJ |
| Pulse Duration | ~40 fs | ~30 fs | ~50 fs | |
| Rep. Rate | 60 Hz | 60 Hz | 60 Hz | 60 Hz |
上記に加え、光パラメトリック増幅器（OPA: Optical Parametric Amplifier）からの光を利用可能です。使用可能な波長域は0.25-2.6 µmで、下図のようにパルスエネルギーは波長に依存します。
測定までの調整作業
SACLAスタッフが行うこと
- 共用装置のセットアップ
- FELスペクトル、光軸調整
- 同期レーザーの光軸調整、強度調整
- 高速PDを使用した、FELと同期レーザーの時間合わせ（30 ps程度の精度）
ユーザーが各自で行うこと
- XFELと同期レーザーの空間合わせ
- XFELと同期レーザーの時間合わせ