TW synpy rentgen impulsly lazer

TW synpy rentgen impulsly lazer
Attosekunt rentgenimpuls lazeripowerokary kuwwatly we gysga impulsyň dowamlylygy ultrafast çyzykly spektroskopiýa we rentgen difraksiýa şekillendirişine ýetmegiň açarydyr. ABŞ-da gözleg topary iki basgançakly kaskad ulandyRentgen mugt elektron lazerleridiskret attosekunt impulslaryny çykarmak. Bar bolan hasabatlar bilen deňeşdirilende, impulslaryň ortaça ýokary güýji ululyk tertibi bilen ýokarlanýar, iň ýokary pik güýji 1,1 TW, orta energiýa bolsa 100 μJ-den ýokary. Gözleg, rentgen meýdanynda solitona meňzeş superradasiýa häsiýeti üçin güýçli subutnamalar berýär.Energyokary energiýa lazerleriýokary meýdan fizikasy, attosekunt spektroskopiýasy we lazer bölejikleriniň tizlendirijileri ýaly köp täze gözleg ugurlaryny döretdi. Lazerleriň ähli görnüşleriniň arasynda rentgen şöhleleri lukmançylyk diagnozynda, önümçilik kemçiliklerini ýüze çykarmakda, howpsuzlygy barlamakda we ylmy gözleglerde giňden ulanylýar. Rentgen erkin elektron lazeri (XFEL), rentgen öndürmegiň beýleki tehnologiýalary bilen deňeşdirilende iň ýokary rentgen güýjüni birnäçe ululykda artdyryp biler, şeýlelik bilen rentgen şöhlelerini çyzykly spektroskopiýa we ýeke-täk meýdança giňelder. ýokary güýç zerur bolan bölejikleriň difraksiýa şekillendirişi. Golaýda üstünlik gazanan “XFEL” attosekunt ylymda we tehnologiýada uly üstünlik bolup, bar bolan iň ýokary güýjini skameýka rentgen çeşmeleri bilen deňeşdirilende altydan gowrak ululykda artdyrýar.

Mugt elektron lazerleriimpuls energiýasyny, otnositel elektron şöhlesinde we magnit yrgyldamasynda radiasiýa meýdanynyň üznüksiz täsiri sebäpli köpçülikleýin durnuksyzlygy ulanyp, öz-özünden çykýan derejeden has ýokary ululykdaky sargytlary alyp biler. Gaty rentgen diapazonynda (takmynan 0.01 nm-den 0,1 nm tolkun uzynlygy), FEL bukjanyň gysylmagy we doýgunlykdan soňky konus usullary arkaly gazanylýar. Softumşak rentgen aralygynda (takmynan 0,1 nm-den 10 nm tolkun uzynlygy) FEL kaskadly täze dilim tehnologiýasy arkaly amala aşyrylýar. Recentlyakynda, iň ýokary güýji 100 GW bolan attosekunt impulslarynyň güýçlendirilen öz-özünden emissiýa (ESASE) usuly bilen döredilendigi habar berildi.

Gözleg topary, XFEL esasly iki basgançakly güýçlendiriş ulgamyny ulanyp, linak koordinatasyndan ýumşak rentgen attosekunt impulsynyň çykarylyşyny güýçlendirdi.ýagtylyk çeşmesiTW derejesine, habar berlen netijelerden ululyk derejesini ýokarlandyrmak tertibi. Synag gurnama 1-nji suratda görkezilýär. ESASE usuly esasynda fotokatod emitteri ýokary tokly elektron şöhlesini almak üçin modulirlendi we attosekunt rentgen impulslaryny döretmek üçin ulanylýar. Başlangyç impuls, 1-nji suratyň ýokarky çep burçunda görkezilişi ýaly, elektron şöhlesiniň tüýdüginiň öň tarapynda ýerleşýär. XFEL doýgunlyga ýetende, elektron şöhlesi rentgen bilen magnit gysyjy tarapyndan gijikdirilýär, soň impuls ESASE modulýasiýasy ýa-da FEL lazeri bilen üýtgedilmedik elektron şöhlesi (täze dilim) bilen täsirleşýär. Ahyrynda, attosekunt impulslarynyň täze dilim bilen täsiri arkaly rentgen şöhlelerini hasam güýçlendirmek üçin ikinji magnit undulator ulanylýar.

FIG. 1 Synag enjamynyň diagrammasy; Suratda uzynlyk fazanyň giňişligi (elektronyň wagt energiýasy diagrammasy, ýaşyl), häzirki profil (gök) we birinji tertipli güýçlendirme (gyrmyzy) arkaly döredilen radiasiýa görkezilýär. XTCAV, X zolakly transvers boşluk; cVMI, koaksial çalt kartalaşdyryş şekillendiriş ulgamy; FZP, Fresnel zolakly plastinka spektrometri

Atshli attosekunt impulslary sesden gurulýar, şonuň üçin her impulsyň dürli spektral we wagt aralygy häsiýetleri bar, gözlegçiler has jikme-jik gözlediler. Spektr nukdaýnazaryndan, dürli ekwiwalent izolýator uzynlyklarynda aýratyn impulslaryň spektrini ölçemek üçin “Fresnel” zolakly plastinka spektrometrini ulandylar we bu spektrleriň ikinji derejeli güýçlendirilenden soň hem tekiz tolkun formalaryny saklaýandyklaryny, impulslaryň adaty däldigini görkezýär. Wagt meýdanynda burç gyrasy ölçelýär we impulsyň wagt domeni tolkun formasy häsiýetlendirilýär. 1-nji suratda görkezilişi ýaly, rentgen impulsy tegelek polýarlaşdyrylan infragyzyl lazer impulsy bilen örtülendir. Rentgen impulsy bilen ionlaşdyrylan fotoelektronlar infragyzyl lazeriň wektor potensialyna ters ugurda çyzyklar döreder. Lazeriň elektrik meýdany wagtyň geçmegi bilen aýlanýandygy sebäpli, fotoelektronyň tizlik paýlanyşy elektronyň çykýan wagty bilen kesgitlenýär we zyňyndy wagtynyň burç re modeimi bilen fotoelektronyň tiz paýlanyşynyň arasyndaky baglanyşyk ýola goýulýar. Fotoelektron tizliginiň paýlanyşy, koaksial çalt kartalaşdyryş şekillendiriş spektrometri bilen ölçelýär. Paýlanyşyna we spektral netijelerine esaslanyp, attosekunt impulslarynyň wagt aralygyndaky tolkun formasy täzeden gurlup bilner. 2-nji (a) suratda impulsyň dowamlylygynyň paýlanyşy görkezilýär, ortaça 440. Ahyrynda, impuls energiýasyny ölçemek üçin gaz gözegçiligi detektory ulanyldy we 2-nji (b) suratda görkezilişi ýaly iň ýokary impuls güýji bilen impulsyň dowamlylygynyň arasyndaky dargadyjy ýer hasaplandy. Üç konfigurasiýa dürli elektron şöhläniň fokusirleme şertlerine, tolkun öwrüliş şertlerine we magnit gysyjy gijikdirme şertlerine laýyk gelýär. Üç konfigurasiýa, iň ýokary güýji 1,1 TW bolan degişlilikde 150, 200 we 260 µJ ortaça impuls energiýasyny berdi.

Surat 2. (A) halfarym beýikligiň paýlanyş gistogrammasy Doly ini (FWHM) impulsyň dowamlylygy; (b) Iň ýokary güýje we impulsyň dowamlylygyna laýyk dargatmak

Mundan başga-da, gözleg güýçlendiriş döwründe üznüksiz impulsyň gysgalmagy ýaly görünýän rentgen zolagynda solitona meňzeş ýokary derejeli hadysany ilkinji gezek synlady. Elektronlar bilen radiasiýanyň arasynda güýçli täsirleşmek netijesinde ýüze çykýar, energiýa çaltlyk bilen elektrondan rentgen impulsynyň kellesine we impulsyň guýrugyndan elektronyň içine gaýdýar. Bu hadysany çuňňur öwrenmek arkaly has gysga dowamlylygy we has ýokary güýji bolan rentgen impulslarynyň superradasiýa güýçlendiriş prosesini uzaltmak we soliton ýaly re inimde impulsyň gysgalmagyndan peýdalanmak arkaly hasam durmuşa geçirilmegine garaşylýar.