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Zur Untersuchung harter Röntgenstrahlung im Bereich von wenigen keV bis einigen hundert keV werden am Helmholtz-Institut unter­schiedliche Detektionsmethoden entwickelt und eingesetzt. So stehen für Röntgenpräzisionsspektroskopie Halbleiter­detektoren, Kristallspektrometer, aber auch neuartige Tieftemperatur-Detektorsysteme, sogenannte Mikrokalorimeter, zur Verfügung. Diese Detektoren finden eine breite Anwendung an den unterschiedlichsten Photonenquellen, von laser-generierten Plasmen über hochgeladene Ionen in Fallen und Speicherringen bis hin zu Synchrotron- und FEL-Strahlung.

Im Photonen­energiebereich von wenigen keV werden eigens entwickelte Kristall­spektrometer für die zeitaufgelöste Röntgenbeugung oder für Präzisionspolarisationsexperimente an Synchrotron­quellen  eingesetzt, während beispielweise das FOCAL-Kristall­spektrometer für die Unter­suchung der Lamb-Verschiebung in hoch­geladenen Ionen am Speicher­ring ausgelegt ist (Photonen­energie von ca. 60 keV).

Neuartige Mikrokalorimeter stellen eine vielversprechende Entwicklung im Bereich der Röntgenspektroskopie dar. Neben der hohen Auflösung, welche mit Kristallspektrometern vergleichbar ist, decken sie einen breiten Spektralbereich ab (ca. 2 bis 100 keV) und können so zukünftig an den unterschiedlichsten Strahlplätzen und für die unterschiedlichsten Experimente eingesetzt werden.

Zur Messung der linearen Polarisation von Röntgenstrahlung kommen segmentierte neuartige 2D-Halbleiterdetektoren aus Silizium und Germanium zum Einsatz. Sie verfügen über Energie-, Orts- und Zeitauflösung und ermöglichen so eine effiziente Polarisationsmessung der Röntgenstrahlung ab ca. 50 keV.