Röntgenstrahlen sind hochenergetische elektromagnetische Wellen (Photonen) mit Wellenlängen zwischen 2,5 nm und 0,01 nm und entsprechenden Photonenenergien zwischen 0,5 keV und 100 keV. Röntgenstrahlen, die 1895 von Wilhelm Conrad Röntgen entdeckt wurden, werden heutzutage hauptsächlich für die Materialanalyse, die medizinische Diagnostik und die Strahlentherapie verwendet. Röntgenstrahlen werden als gefährliche Strahlung eingestuft und erfordern daher spezielle Vorkehrungen für den sicheren Betrieb von Röntgengeräten.
Das VRE emuliert ein Röntgengerät im kleinen Maßstab, das alle Sicherheitsvorschriften einhält und zwei materialwissenschaftliche Anwendungen demonstriert: Röntgenphotonenspektroskopie (X-ray photon spectroscopy, XPS) zur Identifizierung chemischer Elemente und Röntgenbeugung (X-ray diffraction, XRD) zur Analyse von
Kristallstrukturen.
Das emulierte Röntgengerät besteht aus einer strahlensicheren Metallbox, die in zwei durch eine vertikale Metallplatte getrennte Kammern unterteilt ist. Die linke Kammer enthält eine Röhre zur Erzeugung von Röntgenstrahlen, die rechte Kammer beherbergt ein Diffraktometer für die spektroskopische und strukturelle Analyse. Beide Kammern sind durch eine verstellbare Blende in der Trennplatte verbunden, durch das der Röntgenstrahl fällt. Die Röntgenstrahlen treffen dann auf einen Analysatorkristall in der Mitte des Diffraktometers.
Zum Testen stehen verschiedene Röntgenröhren mit unterschiedlichen Anodenmaterialien zur Verfügung. Die Röntgenröhren können durch eine Bleiglas-Schiebetüre auf der Vorderseite und durch einen Auszug auf der linken Seite ausgetauscht werden. Alle Türen und Fenster müssen vollständig geschlossen sein, bevor die Röntgenröhre eingeschaltet werden kann