Ласер со рендгенски пулс со рендгенска рендгенска рендген

Ласер со рендгенски пулс со рендгенска рендгенска рендген
Атмосекунд Х-зрациПулс ласерСо голема моќност и кратко времетраење на пулсот се клучот за постигнување на ултрафаст нелинеарна спектроскопија и снимање на дифракција на Х-зраци. Истражувачкиот тим во Соединетите Држави користеше каскада на двостепенаХ-зраци бесплатни електронски ласериДа се ​​излезат дискретни пулсирања на атосекунд. Во споредба со постојните извештаи, просечната врвна моќност на пулсирањата се зголемува со нарачка на големина, максималната моќност на врвот е 1,1 TW, а средната енергија е повеќе од 100 μJ. Студијата, исто така, дава силни докази за однесување на суперрадијација слична на солитон во областа на Х-зраци.Ласери со висока енергијаИмате управувано многу нови области на истражување, вклучително и физика на високо поле, спектроскопија на атосекунд и акцелератори на ласерски честички. Меѓу сите видови на ласери, Х-зраците се користат во медицинска дијагноза, откривање на индустриска маана, безбедносна инспекција и научно истражување. Х-зраци ласерскиот слободен електрон (XFEL) може да ја зголеми врвната моќност на Х-зраци со неколку нарачки со големина во споредба со другите технологии за генерација на Х-зраци, со што се проширува примената на Х-зраци на полето на нелинеарна спектроскопија и снимање на дифракција со единечна честички каде е потребна висока моќност. Неодамнешната успешна Attosecond XFEL е големо достигнување во науката и технологијата на Атосекунд, зголемувајќи ја достапната врвна моќност за повеќе од шест нарачки со големина во споредба со изворите на рендгенски рендген.

Бесплатни ласери со електрониМоже да се добие енергии на пулсот многу нарачки со големина повисока од спонтаното ниво на емисија со употреба на колективна нестабилност, што е предизвикано од континуираната интеракција на полето на зрачење во релативистичкиот електронски зрак и магнетниот осцилатор. Во тврдиот опсег на Х-зраци (околу 0,01 nm до 0,1 nm бранова должина), FEL се постигнува со техники на компресија на пакети и пост-заситеност. Во мекиот опсег на Х-зраци (околу 0,1 nm до 10 nm бранова должина), FEL се спроведува со каскада технологија со свежо парче. Неодамна, пулсирањата на AttoSecond со врвна моќност од 100 GW се пријавени да се генерираат со помош на засилен метод за само-засилена спонтана емисија (ESASE).

Истражувачкиот тим користел двостепен систем за засилување заснован на XFEL за да го засили излезот на мекиот рендгенски пулс на атмосекунд од кохерентниот Linacизвор на светлинаНа два ниво, редослед на подобрување на големината во однос на пријавените резултати. Експерименталното поставување е прикажано на Слика 1. Врз основа на методот ESASE, емитерот на фотокатодата е модулиран за да се добие електронски зрак со висока струја на шипка и се користи за генерирање на пулсирања на рендгенски зраци. Првичниот пулс се наоѓа на предниот раб на шипката на електронскиот зрак, како што е прикажано во горниот лев агол на Слика 1. Кога XFEL достигнува заситеност, зракот на електронот е одложен во однос на Х-зракот со магнетски компресор, а потоа пулсот комуницира со електронскиот зрак (свежо парче) што не е модифициран со модулацијата на ЕСАС или Фел Ласер. Конечно, се користи втор магнетски изолатор за понатамошно засилување на Х-зраците преку интеракцијата на пулсирањата на Attosecond со свежата парче.

Сл. 1 Дијаграм на експериментални уреди; Илустрацијата го покажува надолжниот фазен простор (временски енергетски дијаграм на електронот, зелената), тековниот профил (сина) и зрачењето произведено со засилување од прв ред (виолетова). Xtcav, x-band попречна празнина; CVMI, коаксијален систем за брзо мапирање на мапирање; Спектрометар FZP, Fresnel Band Plate

Сите пулсирања на атосекунда се изградени од бучава, така што секој пулс има различни спектрални и временски домени, што истражувачите подетално ги истражувале. Во однос на спектарот, тие користеле спектрометар на плочата Фреснел, за да ги мерат спектарот на индивидуалните пулсирања во различни еквивалентни должини на недоволноста, и откриле дека овие спектар одржуваат мазни бранови на бранови дури и по секундарно засилување, што укажува дека пулсите останале немодални. Во временскиот домен, се мери аголниот раб и се карактеризира временската доменска форма на пулсот. Како што е прикажано на Слика 1, пулсот на Х-зраци е преклопен со кружно поларизиран инфрацрвен ласерски пулс. Фотоелектроните јонизирани од пулсот на Х-зраци ќе произведат ленти во правец спротивно на векторскиот потенцијал на инфрацрвениот ласер. Бидејќи електричното поле на ласерот ротира со времето, дистрибуцијата на моментумот на фотоелектронот се определува со времето на електронска емисија и се воспоставува врската помеѓу аголниот режим на времето на емисија и дистрибуцијата на моментумот на фотоелектронот. Дистрибуцијата на моментумот на фотоелектронот се мери со помош на коаксијален спектрометар за сликање за брзо мапирање. Врз основа на резултатите од дистрибуцијата и спектралните резултати, може да се реконструира брановата форма на временски домен на пулсирањата на атосекунд. Слика 2 (а) ја покажува дистрибуцијата на времетраењето на пулсот, со медијана од 440 како. Конечно, детекторот за набудување на гасот се користеше за мерење на енергијата на пулсот и беше пресметана распрскувачката парцела помеѓу врвната моќност на пулсот и времетраењето на пулсот, како што е прикажано на Слика 2 (б). Трите конфигурации одговараат на различни услови за фокусирање на електронски зрак, услови на копирање на трева и услови за одложување на магнетниот компресор. Трите конфигурации дадоа просечни енергии на пулсот од 150, 200 и 260 μJ, соодветно, со максимална моќност од 1,1 TW.

Слика 2. (а) Хистограм на дистрибуција со времетраење на пулсот со целосна висина (FWHM); (б) распрскувачка заговор што одговара на врвната моќност и времетраењето на пулсот

Покрај тоа, студијата, исто така, за прв пат забележа феномен на солитон-како супермисија во рендгенскиот опсег, кој се појавува како континуирано скратување на пулсот за време на засилувањето. Таа е предизвикана од силна интеракција помеѓу електроните и зрачењето, при што енергијата брзо се пренесува од електронот до главата на пулсот на Х-зраци и назад кон електронот од опашката на пулсот. Преку детална студија за овој феномен, се очекува дека рендгенските пулсирања со пократко траење и поголема моќност на врвот можат дополнително да се реализираат со проширување на процесот на засилување на суперрадијацијата и искористување на скратувањето на пулсот во режим сличен на солитон.