TW класслы аттосекунд рентген импульс лазеры

TW класслы аттосекунд рентген импульс лазеры
Аттосекунд рентгенимпульс лазерюгары көч һәм кыска импульс озынлыгы белән ультрафаст сызыксыз спектроскопиягә һәм рентген дифракцияле сурәтләүгә ирешү өчен ачкыч. АКШтагы тикшеренү төркеме ике этаплы каскад кулландыРентгенсыз электрон лазерлардискрет аттосекунд импульс чыгару. Хәзерге докладлар белән чагыштырганда, импульсның уртача көче зурлык тәртибе белән арта, максималь максималь көче 1,1 ТВт, һәм уртача энергия 100 μJ-тан артык. Тикшеренү шулай ук ​​рентген өлкәсендә солитонга охшаган суперрадиация тәртибе өчен көчле дәлилләр китерә.Energyгары энергияле лазерлартикшеренүләрнең күп яңа өлкәләрен йөрттеләр, шул исәптән югары кыр физикасы, аттосекунд спектроскопия һәм лазер кисәкчәләре тизләткечләре. Лазерларның барлык төрләре арасында рентген нурлары медицина диагностикасында, сәнәгать җитешсезлекләрен ачыклау, куркынычсызлыкны тикшерү һәм фәнни тикшеренүләрдә киң кулланыла. Рентген ирекле электрон лазер (XFEL) иң зур рентген көчен башка рентген җитештерү технологияләре белән чагыштырганда берничә зурлыктагы заказ белән арттыра ала, шулай итеп рентген нурларын сызыксыз спектроскопия өлкәсенә куллануны киңәйтә ала. югары көч кирәк булган кисәкчәләр дифракция тасвирламасы. Күптән түгел уңышлы аттосекунд XFEL - аттосекунд фәндә һәм технологиядә зур казаныш, рентген чыганаклары белән чагыштырганда, иң зур көчен алтыдан артык зурлыкка арттыру.

Бушлай электрон лазерларимпульс энергиясен коллектив тотрыксызлыкны кулланып, үз-үзеннән чыгару дәрәҗәсеннән югарырак зурлыктагы заказлар ала ала, бу радиатив кырның релятивистик электрон нурда һәм магнит осиллаторында өзлексез үзара тәэсире аркасында килеп чыга. Каты рентген диапазонында (якынча 0,01 нм - 0,1 нм дулкын озынлыгы), FEL бәйләнешне кысу һәм туенганнан соң конинг техникасы ярдәмендә ирешелә. Йомшак рентген диапазонында (якынча 0,1 нм - 10 нм дулкын озынлыгы), FEL каскадлы яңа кисәк технологиясе ярдәмендә кертелә. Күптән түгел, иң югары көче 100 ГВт булган аттосекунд импульслары үз-үзен көчәйтелгән үз-үзен эмиссия (ESASE) ысулы ярдәмендә барлыкка килүе турында хәбәр ителде.

Тикшеренү төркеме XFEL нигезендә ике этаплы көчәйтү системасын кулланды, линак коерентыннан йомшак рентген аттосекунд импульс чыгаруны көчәйтү өчен.яктылык чыганагыTW дәрәҗәсенә, хәбәр ителгән нәтиҗәләргә караганда зурлыкны яхшырту тәртибе. Эксперименталь көйләү 1-нче рәсемдә күрсәтелгән. ESASE ысулына нигезләнеп, фотокатод эмитеры югары ток очкычы булган электрон нур алу өчен модуляцияләнгән, һәм аттосекунд рентген импульслары өчен кулланыла. Башлангыч импульс 1-нче рәсемнең өске сул почмагында күрсәтелгәнчә, электрон нур очының алгы читендә урнашкан. XFEL туенуга җиткәч, электрон нур рентгенга караганда магнит компрессоры белән тоткарлана, аннары импульс ESASE модуляциясе яки FEL лазеры белән үзгәртелмәгән электрон нур (яңа кисәк) белән үзара бәйләнештә тора. Ниһаять, рентген нурларын тагын да көчәйтү өчен, икенче магнит җайланмасы кулланыла.

IGәр сүзнең. 1 Эксперименталь җайланма схемасы; Иллюстрациядә озынлыктагы фаза киңлеге (электронның вакыт-энергия схемасы, яшел), хәзерге профиль (зәңгәр), һәм беренче тәртип көчәйтү көче (куе кызыл) күрсәтелгән нурланыш күрсәтелә. XTCAV, X-тасма аркылы куышлык; cVMI, коаксиаль тиз картография күзәтү системасы; FZP, Фреснель полосасы спектрометры

Барлык аттосекунд импульслары шау-шудан ясалган, шуңа күрә һәр импульсның төрле спектраль һәм вакыт-домен үзенчәлекләре бар, алар тикшерүчеләр җентекләп тикшерделәр. Спектр ягыннан алар Фреснель полосасы спектрометрын кулланып, төрле импульс спектрын төрле эквивалент ундулятор озынлыгында үлчәделәр, һәм бу спектрларның икенчел көчәйтүдән соң да шома дулкын формаларын саклаганнарын ачыкладылар, бу импульсларның унимодаль булып калганын күрсәтә. Вакыт доменында почмак кыры үлчәнә һәм импульсның вакыт домены формасы характерлана. 1 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, рентген импульсы түгәрәк поляризацияләнгән инфракызыл лазер импульсы белән капланган. Рентген импульсы белән ионлаштырылган фотоэлектроннар инфракызыл лазерның вектор потенциалына каршы юнәлештә сызыклар чыгарачак. Лазерның электр кыры вакыт белән әйләнгәнгә, фотоэлектронның момент бүленеше электрон эмиссия вакыты белән билгеләнә, һәм эмиссия вакытының почмак режимы белән фотоэлектронның момент бүленеше арасындагы бәйләнеш урнаштырыла. Фотоэлектрон моментының бүленеше коаксиаль тиз карта ясау спектрометры ярдәмендә үлчәнә. Бәйләнү һәм спектраль нәтиҗәләргә нигезләнеп, аттосекунд импульсларның вакыт-домен дулкыны реконструкцияләнергә мөмкин. Рәсем 2 (а) импульсның озынлыгы бүленүен күрсәтә, уртача 440 кебек. Ниһаять, импульс энергиясен үлчәү өчен газ мониторингы детекторы кулланылды, һәм 2-нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, импульсның иң югары көче белән импульсның озынлыгы арасындагы таралу сюжеты исәпләнде. Өч конфигурация төрле электрон нур фокус шартларына, дулкынлану шартларына һәм магнит компрессорның тоткарлану шартларына туры килә. Өч конфигурация максималь көче 1,1 ТВ булган 150, 200, һәм 260 µJ уртача импульс энергиясен китерде.

Рәсем 2. (А) Ярты биеклектә тарату гистограммасы Тулы киңлек (FWHM) импульс озынлыгы; б) иң югары көчкә һәм импульс озынлыгына туры килгән тарату сюжеты

Моннан тыш, тикшерү беренче тапкыр рентген полосасында солитонга охшаган супермиссия күренешен күзәтте, ул көчәйтү вакытында өзлексез импульсның кыскартылуы булып күренә. Бу электроннар һәм нурланыш арасында көчле үзара бәйләнеш аркасында барлыкка килә, энергия тиз арада электроннан рентген импульс башына һәм кире импульс койрыгыннан электронга күчерелә. Бу күренешне тирәнтен өйрәнеп, рентген импульслары кыска озынлык һәм иң югары көче белән суперрадиация көчәйтү процессын киңәйтеп һәм солитон сыман режимда импульс кыскарту мөмкинлеген кулланып тормышка ашырылыр дип көтелә.