Commissioning and performance evaluation of a Ge(nn0) Johansson crystal analyzer for lab-based X-ray spectroscopy

This thesis reports the commissioning and quantitative benchmarking of a Ge(nn0) bentcrystal analyzer for laboratory-based X-ray absorption spectroscopy (LabXAS) within the NEXT-GAME activity at Politecnico di Milano. The work establishes a validated performance reference from synchrotron tests prior to full laboratory operation, focusing on energy resolution, Rowland focusing behaviour, detector footprint, and Reflectivity. The characterization is performed using elastic energy scans around the Fe Kα energy (∼6.40 keV) and complementary fluorescence rocking scans on fixed emission lines. By scanning the nominal Rowland radius, the expected focusing trend is observed and an optimum setting is identified. For the Luxium analyzer, the elastic response exhibits an asymmetric line shape that is consistently described with a split-Gaussian model. The best elastic performance yields a minimum FWHM of ∼3.05 eV at an optimum Rowland radius of Ropt = 251 mm. To compare signal levels in a meaningful way, an area-normalized reflectivity metric, Rnorm(E) = Idet(E)/[I0(E)A], is adopted, giving ηarea ≈ 4.77. All Luxium results are finally compared with, and interpreted against, measurements collected under the same conditions using a spherical-bent analogue reference analyzer, providing context for the observed linewidth figures and supporting the transfer of the validated settings and analysis workflow to the laboratory LabXAS instrumen

Questa tesi riporta la messa in servizio e il benchmarking quantitativo di un analizzatore a cristallo curvo Ge(nn0) per la spettroscopia di assorbimento a raggi X in laboratorio (LabXAS), nell’ambito dell’attività NEXT-GAME del Politecnico di Milano. Il lavoro stabilisce un riferimento prestazionale validato tramite test in sincrotrone prima della piena operatività in laboratorio, con particolare attenzione alla risoluzione energetica, al comportamento di focalizzazione in geometria di Rowland, all’impronta (footprint) sul rivelatore e alla riflettività. La caratterizzazione viene condotta mediante scansioni elastiche in energia attorno alla riga Fe Kα (∼6.40 keV) e scansioni di rocking in fluorescenza su righe di emissione fissate. Variando il raggio nominale di Rowland si osserva l’andamento di focalizzazione atteso e si identifica una condizione ottimale. Per l’analizzatore Luxium, la risposta elastica presenta un profilo asimmetrico che viene descritto in modo consistente con un modello split-Gaussian. La migliore prestazione elastica corrisponde a una FWHM minima di ∼3.05 eV per un raggio di Rowland ottimale pari a Ropt = 251 mm. Per confrontare in modo significativo i livelli di segnale, si adotta una metrica di riflettività normalizzata per area, Rnorm(E) = Idet(E)/[I0(E)A], ottenendo ηarea ≈ 4.77. Infine, tutti i risultati ottenuti con Luxium vengono confrontati e interpretati rispetto a misure raccolte nelle stesse condizioni utilizzando un analizzatore di riferimento analogo a curvatura sferica, fornendo un contesto per i valori di larghezza di riga osservati e supportando il trasferimento delle impostazioni validate e del flusso di analisi allo strumento LabXAS da laboratorio