德國研究人員在 BESSY II 同步輻射裝置上成功啟用了歐洲首個且唯一的超導過渡邊緣傳感器 (TES) 陣列 X 射線光譜儀。該儀器由柏林赫爾莫茲中心 (HZB)、馬克斯·普朗克化學能量轉換研究所 (MPICEC) 及美國國家標準與技術研究所 (NIST) 聯合開發。該裝置依賴於一個擁有 248 個感應器的探測器陣列，其檢測 X 射線光子的效率遠超過傳統的 X 射線發射光譜 (XES) 和共振非彈性 X 射線散射 (RIXS) 系統，光子檢測效率可達傳統波長色散 X 射線發射光譜儀的 100 至
1,000 倍。該研究團隊表示，這一儀器將用於研究原子薄層、納米結構以及高度稀釋的原子和分子樣品的電子特性，並期望其能開展許多具有突破性的實驗。
超導過渡邊緣傳感器光譜儀的應用前景
BESSY II 等同步輻射設施能夠產生強烈的 X 射線束，讓研究人員探查物質的結構及性質。然而，XES 和 RIXS 等技術需要檢測樣品與入射 X 射線互動後所發出的光子，這使得它們在光子檢測方面需求量大。這些方法通常僅限於大型或高度濃縮的樣品。過渡邊緣傳感器 (TES) 光譜儀則能夠對原子薄層、納米結構、雜質及高度稀釋的分子系統進行研究。該探測器陣列包含 248 個感應器。
HZB 的科學家雷吉斯·德克 (Régis Decker) 表示：「我們在 BESSY II 啟用的超導過渡邊緣傳感器陣列光子探測器的光子檢測效率約為傳統 XES 和 RIXS 光譜儀的 100 至 1,000 倍。」德克進一步解釋，該系統能提供分子化學、分子生物學及量子材料的深入見解，並且可與角分辨光電子發射光譜 (ARPES) 等技術相輔相成。ARPES 被廣泛用於研究電子能帶結構。
該儀器有望顯著縮短實驗時間。實際上，這意味著原本需要幾小時的測量，現在只需幾分鐘即可完成，這使科學家能更有效地收集數據，並研究更多材料。HZB 指出，TES 陣列光譜儀內含 248 個感應器，在 25 毫開爾文 (mK) 的低温下運作，這僅比絕對零度高出一小部分。這一低温是通過使用氦-4/氦-3 (He 4 -He 3) 稀釋冰箱達成的，類似於量子計算機所用的低温系統。
當樣品發出的 X 射線光子撞擊其中一個感應器時，會引起微小的温度上升，暫時幹擾感應器的超導狀態。這一電阻變化通過基於超導量子干涉裝置 (SQUIDs) 陣列的電路來檢測。該光譜儀配備了一個定製的超高真空樣品腔，讓研究人員能在 10 開爾文 (K) 到室温的範圍內轉移、準備和測量樣品。該設置安裝於 BESSY II 的 UE52-SGM 輻射束線，科學家亦可控制入射 X 射線的極化。
德克在一份新聞稿中表示：「我們期待著收到來自用户社羣的激動人心的研究提案。」
