Röntgendichroismus

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Röntgendichroismus ist ein Oberbegriff für mehrere röntgenspektroskopische Effekte, die auf der Kopplung von (Röntgen-)Photonen an bestimmte Elektronenorbitale beruhen. Vereinfacht gesagt hängt die Absorption der Röntgenstrahlung in einem Material von der Polarisation ab.

Röntgenabsorption[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Zirkularer magnetischer Röntgendichroismus[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Zirkularer magnetischer Röntgendichroismus: Kobalt-Spektrum (oben: Rohdaten; unten: Differenz)

Beim zirkularen magnetischen Röntgendichroismus (engl. X-ray magnetic circular dichroism oder X-MCD) ist die Absorption von Röntgenstrahlung an einem Atom mit magnetischem Moment abhängig davon ob die Röntgenstrahlung links- oder rechts-zirkular polarisiert ist. Relevant ist das Differenzenspektrum zwischen Röntgenabsorptionsspektrum von links- oder rechts-zirkular polarisierter Strahlung. Bei der Aufnahme der polarisierten Absorptionsspektren wird die Magnetisierungsrichtung und die Helizität der Röntgenphotonen einmal parallel und einmal anti-parallel ausgerichtet. Die erhaltenen Absorptionsspektren werden voneinander abgezogen und aus der Differenz können durch Anwendung der sogenannten Summenregeln direkte Informationen über das elementspezifische Spin-Moment und das Orbital(Bahn-)moment des Valenzbandes erhalten werden.

Typischerweise werden X-MCD-Studien an magnetischen Übergangsmetallen wie Eisen, Cobalt und Nickel, auch deren Legierungen oder Verbindungen, darunter mittlerweile auch Metallkomplexen, ausgeführt. Dabei werden Röntgenabsorptionspektren an der 2p-Absorptionskante gemessen. Hierbei finden Übergänge in die 3d-Schale statt, die stark magnetisch sein können, also magnetfeldabhängig sind.

Linearer magnetischer Röntgendichroismus[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Linearer magnetischer Röntgendichroismus ist ein dem zirkularen Dichroismus ähnlicher magnetooptischer Effekt, aber von höherer Ordnung (quadratisch im Spin-Moment M) und damit schwächer. Auch diese Form des magnetischer Röntgendichroismus ist nützlich zur Erlangung magnetischer Information, z. B. von Antiferromagneten, die keinen zirkularen Röntgendichroismus aufweisen.

Linearer (nicht-magnetischer) Röntgendichroismus[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Linearer (nicht-magnetischer) Röntgendichroismus ist eine Folge von Kristallanisotropien nicht-magnetischer Herkunft und ist oft schwer vom linearen magnetischen Röntgendichroismus zu trennen.

Röntgenemission[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Auch die Röntgenemission weist zirkularen und linearen Dichroismus auf, der jedoch schwerer zu deuten ist, da bisher keine Summenregeln aufgestellt werden konnten.

Photoelektronenemission[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In der Photoelektronenemission zeigt die Winkelverteilung eine Abhängigkeit von der Helizität der anregenden Röntgenstrahlung und ist in Anlehnung an den X-MCD-Effekt als Dichroismus bekannt.

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Joachim Stöhr, Hans Christoph Siegmann: Magnetism: From Fundamentals to Nanoscale Dynamics. Springer Science & Business Media, 2006, ISBN 978-3-540-30283-4.

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]