Tw Class attosecond x-ray импульстік лазері

Tw Class attosecond x-ray импульстік лазері
Attosecond x-rayИмпульстік лазерЖоғары қуатты және қысқа импульстік ұзақтығымен, ультрафастсыз сызықты емес спектроскопия және рентгендік дифракцияны бейнелеудің кілті. Америка Құрама Штаттарындағы зерттеу тобы екі кезеңдегі каскадты қолдандыРентгендік ақысыз электронды лазерлерДискретті адасқан импульстар шығару. Қолданыстағы есептермен салыстырғанда, импульстардың орташа ең жоғары қуаты магнитудасы бойынша жоғарылайды, ең жоғары шың қуаты 1,1 TW, ал медиан қуаты 100 мкждан асады. Зерттеу сонымен қатар рентгендік өрістегі Солитон тәрізді суперрадиацияның мінез-құлқын да дәлелдейді.Жоғары қуатты лазерлеркөптеген жаңа зерттеу бағыттары, соның ішінде жоғары дала физикасы, адасекундтық спектроскопия және лазерлік бөлшектердің үдеткіштері бар. Лазерлердің барлық түрлерінің ішінде рентген сәулелері медициналық диагностика, өндірістік ақауларды анықтау, қауіпсіздік инспекциясы және ғылыми зерттеулерде кеңінен қолданылады. Рентген-электронды лазер (xfel) рентгендік қуатты (XFel) басқа рентгендік буын технологияларымен салыстырғанда бірнеше рентгендік қуатты ұлғайта алады, осылайша рентгендік рентгендік технологиялармен салыстырғанда, сызықты емес спектроскопия және сингл-слеральды қосады. Бөлшектердің дифракциялық бейнесі жоғары қуат қажет болған жерде. Жақында өткен Сәтті сәтсіздіктер xfel - бұл AttoSecond Science және технологияның негізгі жетістігі, ол ең жоғары қуатты бленчтоптың рентген көздерімен салыстырғанда алтыдан астам уақытқа көтереді.

Тегін электронды лазерлерИмпульстік энергияны пропульстік энергияны көп тапсырыс алады, бұл релятивистік электронды сәуле мен магниттік осциллятордағы радиациялық өрістің үнемі өзара әрекеттесуіне байланысты. Қатты рентгендік диапазонда (шамамен 0,01 нм толқын ұзындығына дейін), фелді байлау және қанықтырудан кейінгі байланыстыру әдісімен қол жеткізеді. Жұмсақ рентгендік диапазонда (толқын ұзындығы шамамен 0,1 нм), Fel компаниясы Cascade Fresh-тің технологиясымен жүзеге асырылады. Жақында, 100 ГВт қуаттылығы бар, өздігінен күшейтілген стихиялық эмиссияны (ESASE) қолдана отырып, қуаттылықтар пайда болғандығы туралы хабарланды.

Зерттеу тобы XFEL негізінде екі сатылы күшейту жүйесін қолданды, бұл Linac үйлесімінен жұмсақ рентгендік импульсті күшейту үшінЖарық көзіTW деңгейіне дейін, есепті нәтижелерді жақсарту тәртібі. Эксперименттік қондырғы 1-суретте көрсетілген. ESASE әдісі негізінде, фотокатод эмитенті жоғары токтың сәулесін алу үшін модуляцияланған және жоғары ток сәулесін алу үшін модуляцияланған және attosecond рентген импульстарын құру үшін қолданылады. Бастапқы импульстің жоғарғы сол жақ бұрышының алдыңғы жиегінде, 1-суреттің сол жақ бұрышында орналасқан. XFEL қанықтылыққа жеткенде, электронды сәуле магниттік компрессормен рентгенге қарағанда кешіктірілген, Содан кейін импульстар Exase модуляциясы немесе Fel лазерімен өзгертілмеген электронды сәулемен (жаңа кесек) өзара әрекеттеседі. Соңында, екінші магниттік сызба stoconsecond импульстарының жаңа піскен тілімдермен әрекеттесуі арқылы ch-Rays-ті одан әрі күшейту үшін қолданылады.

ІНЖІР. 1 тәжірибелік құрылғы схемасы; Суретте бойлық фазалық кеңістік (электронды, жасылдың уақыт-энергетикалық диаграммасы), ағымдағы профиль (көк) және алғашқы ретті күшейту (күлгін) шығарылған сәуле көрсетілген. Xtcav, x-диапазоны көлденең қуысы; CVMI, кокациалды жылдам картографиялық кескіндеме жүйесі; FZP, Fresnel Band тақтасы спектрометр

Барлық адассоқырғақ импульстар шуылдан тұрады, сондықтан әр импульстің әр түрлі спектрлік және уақыттық қасиеттері бар, ол зерттеушілер толығырақ зерттелген. Спектрлер тұрғысынан олар әртүрлі импульстардың спектрін қолданып, жеке импульстардың спектрін қолданды, әр түрлі салпыналы ұзындықпен, ал бұл спектрлер импульстен кейін де, екінші деңгейлі күшейтілгеннен кейін де, импульстар импульстарға әсер еткенін көрсетеді. Уақыт доменінде бұрыштық шашты өлшенеді және импульстің домендік толқындық пішіні сипатталады. 1-суретте көрсетілгендей, рентгендік импульс дөңгелек полярланған инфрақызыл лазерлі импульстармен қапталған. Рентгендік импульс бойынша иондалған фотоэлектрондар инфрақызыл лазердің векторлық әлеуетіне қарама-қарсы бағытта жолдар шығарады. Уақыт өте келе лазердің электр өрісі фотоэлектронды тарататындықтан, фотоэлектронды тарату электронды шығарылым уақыты және эмиссия уақытының бұрыштық режимі мен фотоэлектронды тарататын байланысы орнатылған. Фотоэлектронды импульстің таралуы коаксиалды жылдам картографиялық суреттердің көмегімен өлшенеді. Таралу және спектрлік нәтижелерге сүйене отырып, attoseconcone импульстарының уақыт-домендік толқын формасын қайта құруға болады. 2-сурет (а) импульстің ұзақтығының таралуын, 440 медиансымен бірге. Соңында, газды бақылау детекторы импульстік энергияны өлшеу үшін пайдаланылды, ал 2-суретте көрсетілгендей, импульстік қуат пен импульстік ұзақтығы арасындағы шашырау учаскесі есептелді. Үш конфигурация әр түрлі электронды сәуле жабылу жағдайына, толқындық жағдайларға және магниттік компрессордың кідірісіне сәйкес келеді. Үш конфигурацияда сәйкесінше 150, 200 және 260 мкж, максималды ең жоғары қуаты бар импульстік энергияны берді.

2-сурет. (А) жартылай биіктіктегі гистограмманың дистрибутивтік толық ені (FWHM) импульстік ұзақтығы; (b) Peak Peak және импульстің ұзақтығына сәйкес келетін сюжет

Сонымен қатар, зерттеулер сонымен қатар алғаш рет ray-in-in-дженттегі Солитон тәрізді суперементтің құбылысы, ол күшейту кезінде үнемі импульсті қысқарады. Бұл электрондар мен сәулеленудің қатты өзара әрекеттесуінен туындайды, энергия электроннан рентгендік импульстың басына дейін және импульстің құйрығынан электронға қайта оралған. Осы құбылысты тереңдете отырып, қысқа ұзақтығы мен жоғары қуаттылығы бар рентген импульстарында суперрадиация күшейту процесін кеңейту және солитон тәрізді режимде импульсті қысқарту арқылы жүзеге асырылуы мүмкін.