Frjálsra rafeindaleysiteymið hjá Kínversku vísindaakademíunni hefur náð árangri í rannsóknum á fullkomlega samhæfðum frjálsum rafeindaleysi. Nýi búnaðurinn fyrir mjúka röntgenfrjálsa rafeindaleysi sem Kína hefur lagt til með mjúkum röntgengeislum hefur verið staðfestur með góðum árangri og mjúk röntgengeislun með framúrskarandi afköstum hefur verið fengin. Nýlega birtust niðurstöðurnar í Optica undir titlinum Coherent and ultra-short soft X-ray pulses from echo-enabled harmonic cascade free electron lasers.
Röntgenfrjáls rafeindaleysirinn er einn fullkomnasti ljósgjafi í heimi. Eins og er eru flestir alþjóðlegir röntgenfrjáls rafeindaleysir byggðir á sjálfsmagnandi sjálfsprottinni losun (SASE). SASE hefur mjög háan hámarksbirtustig og femto-stigs ultrastutta púlsbreidd og aðra framúrskarandi eiginleika. En vegna titrings vegna hávaða frá SASE er samfelldni og stöðugleiki geislunarpúlssins ekki mikill og er því ekki röntgenbands-„leysir“. Ein mikilvægasta þróunarstefnan á sviði alþjóðlegra frír rafeindaleysis er að framleiða fullkomlega samfellda röntgengeislun með hefðbundnum leysigæðum. Mikilvægasta leiðin er að nota rekstrarkerfi ytri fræfrjálsra rafeindaleysis. Geislun ytri fræfrjálsra rafeindaleysisins erfir eiginleika fræleysisins og hefur framúrskarandi eiginleika eins og fulla samfellu, fasastýringu og nákvæma samstillingu við ytri dæluleysirinn. Hins vegar, vegna takmarkana á bylgjulengd og púlsbreidd fræleysisins, er stutt bylgjulengdarþekjan og púlslengdarstillingarsvið ytri fræfrjálsra rafeindaleysisins takmörkuð. Til að auka enn frekar stuttbylgjulengdarþekju ytri fræfrjálsra rafeindaleysisins, hafa nýjar rekstrarhamir frírra rafeindaleysis, svo sem bergmálsframleiðsla, verið þróaðar kröftuglega í heiminum á undanförnum árum.
Fríra rafeindaleysir með ytri fræjum er ein helsta tæknilega leiðin til að þróa hástyrktarfríra rafeindaleysi í Kína. Sem stendur hafa öll fjögur hástyrktarfríra rafeindaleysitækin í Kína tekið upp ytri frævinnsluham. Vísindamenn hafa, byggt á djúpum útfjólubláum fríra rafeindaleysigeislastöðinni í Shanghai og mjúkum röntgengeislastöðinni í Shanghai, náð fyrstu alþjóðlegu mögnuninni á fríra rafeindaleysi með bergmálsljósi og fyrstu mögnuninni á mettun fríra rafeindaleysi með öfgakenndri útfjólubláum bergmálsljósi. Til að kynna frekar notkun ytri fræra rafeindaleysis á stuttum bylgjulengdum lagði rannsóknarhópurinn sjálfstætt til nýjan aðferð með fullkomlega samfelldum fríra rafeindaleysi með bergmálsharmonískri kaskad, sem mjúkur röntgengeislaleysigeislastöðin í Shanghai tók upp sem grunnkerfi og lauk öllu ferlinu frá staðfestingu meginreglunnar til ljósmögnunar í mjúka röntgensviðinu. Niðurstöður rannsóknarinnar sýna að samanborið við hefðbundinn utanaðkomandi fræstýringarkerfi hefur þessi kerfi mjög framúrskarandi litrófseiginleika. Með því að rannsakendur hafa þróað sjálfstætt ofurhraðvirka röntgenpúlsgreiningartækni (https://doi.org/10.1016/j.fmre.2022.01.027) hefur framúrskarandi árangur þessa nýja kerfis í stjórnun púlslengdar og ofurhraðri púlsframleiðslu verið staðfestur enn frekar. Viðeigandi rannsóknarniðurstöður bjóða upp á raunhæfa tæknilega leið til að framleiða fullkomlega samhæfða frjálsa rafeindalasera á subnanómetrasviðinu og munu veita kjörinn rannsóknarstól fyrir svið ólínulegrar röntgengeislunar og ofurhraðrar eðlisefnafræði.
Frí rafeindaleysirinn með bergmálsharmonískri kaskaða hefur framúrskarandi litrófsafköst: vinstri myndin er hefðbundin kaskaðahamur og hægri myndin er bergmálsharmonísk kaskaðahamur.
Hægt er að stilla lengd röntgenpúlsa og mynda ofurhraða púlsa með bergmálssamræmisfjölda.
Birtingartími: 8. október 2023