Eine Beamline (Strahllinie) ist die gesamte experimentelle Kette, die die von einer Primärquelle – typischerweise einem Synchrotron, Freie-Elektronen-Laser oder Neutronenquelle – emittierte Strahlung vom Austrittsfenster der Quelle bis zur Probe führt. Beamlines sind zentrale Infrastruktur für struktur‑, zustands- und prozessaufgelöste Untersuchungen von Werkstoffen.

Typische Komponenten umfassen Monochromatoren oder Dispersionsoptiken zur Wellenlängenselektion, Fokussieroptiken (Spiegel, Linsen, Zonenplatten), Blenden und Aperturen zur Strahlformung, Strahldiagnostik (Positions- und Intensitätsmonitore) sowie Probenumgebungen und Detektorsysteme. Das Design ist stark an die gewünschte Methode gekoppelt, z. B. Beugung, Tomographie, Spektroskopie oder Streuung bei kleinen Winkeln.

Synchrotronstrahllinien für Röntgenstrahlung nutzen die hohe Brillanz und Kohärenz der Quelle, um etwa in situ- und operando-Untersuchungen von Phasenumwandlungen, Diffusionsprozessen oder Spannungszuständen in Werkstoffen zu ermöglichen. Wichtige Kenngrößen einer Beamline sind spektrale Bandbreite, Photonenenergie- bzw. Wellenlängenbereich, Fluss, Brillanz, Kohärenzgrad, Fokusgröße und zeitliche Struktur des Strahls.

Für die Werkstoffforschung werden Beamlines zunehmend als integrierte Plattformen konzipiert, in denen komplexe Probenumgebungen (z. B. Hochtemperaturöfen, mechanische Prüfstände, elektrochemische Zellen) mit schnellen, hochauflösenden Detektoren kombiniert werden. Dadurch erlauben sie quantitativ hochpräzise, mehrskalige Charakterisierung von Mikrostruktur, chemischer Zusammensetzung und Funktionseigenschaften unter realitätsnahen Belastungsbedingungen.