日本PF启动量子多光束实验，实现硬X射线与软X射线同步测量

日本高能加速器研究机构物质结构科学研究所同步辐射设施“光子工厂”近日在开发研究多功能光束线BL-11A、BL-11B上启动共同利用实验，实现硬X射线与软X射线在同一位置对同一样品的同步照射。研究成果将刊登于国际学术期刊《科学仪器评论》。

光子工厂利用接近光速运动的电子产生高亮度X射线，即同步辐射，用于研究材料结构和性质。其中，硬X射线更适合观测材料内部结构，软X射线则适合分析材料表面及电子状态。以往在同步辐射装置中，两类X射线通常需要分开使用，难以在同一时刻、同一位置对样品开展联合测量。

此次新建成的BL-11A、BL-11B光束线可从同一光源分别提取硬X射线和软X射线，并在实验站实现双束同步利用。该技术使“探针-探针测量”和“泵浦-探针测量”成为可能：前者可用两种X射线同时观测样品的不同信息，后者则可由一种X射线诱导样品变化，再由另一种X射线追踪变化过程。

在首次双束实验中，研究团队对水的电解反应进行了原位观测，捕捉到反应重复过程中催化剂状态的变化，验证了同步探测对于研究动态反应的重要性。团队还以一种特殊有机分子笼状化合物为对象，利用硬X射线诱导其发生分解反应，并通过软X射线追踪反应进程，证明了泵浦-探针测量方法的有效性。

研究团队表示，BL-11A和BL-11B将作为同步辐射设施中X射线双束利用研究的试验平台，推动量子多光束利用技术的验证与提升。未来，该方法有望应用于催化反应、电池材料、辐射对材料及生物分子的影响等研究领域。