Tw Class Attosecond röntgengeisli leysir

Tw Class Attosecond röntgengeisli leysir
Attosecond röntgengeisliPúls leysirMeð miklum krafti og stuttum púlsalengd eru lykillinn að því að ná öfgafullri ólínulegri litrófsgreiningu og röntgengeislun. Rannsóknarteymið í Bandaríkjunum notaði hylki tveggja stigsRöntgenfrjáls rafeindalaserartil að framleiða stakar attósekúndu belgjurtir. Í samanburði við fyrirliggjandi skýrslur er meðalhámarkskraftur púlsanna aukinn með stærðargráðu, hámarks hámarkskraftur er 1,1 TW og miðgildi orku er meira en 100 μJ. Rannsóknin veitir einnig sterkar vísbendingar um soliton-eins ofurveldis hegðun á röntgenmyndasviðinu.Háorku leysirhafa ekið mörgum nýjum rannsóknum, þar á meðal eðlisfræði á háum sviði, attósekúndu litrófsgreining og leysir ögn eldsneytisgjöfum. Meðal alls kyns leysir eru röntgengeislar mikið notaðir við læknisfræðilega greiningu, greiningu á iðnaði, öryggisskoðun og vísindarannsóknum. Röntgenfrí-rafeinda leysir (XFEL) getur aukið hámark röntgengeislunar með nokkrum stærðargráðum samanborið við aðra röntgenmyndunartækni og þannig framlengt notkun röntgengeisla á sviði ólínulegra litrófsgreiningar og eins- myndgreining agna þar sem mikil afl er nauðsynleg. Nýleg árangursrík attosecond XFEL er stórt afrek í attosecond vísindi og tækni og eykur tiltækan hámarkskraft um meira en sex stærðargráður samanborið við röntgenheimildir á bekknum.

Ókeypis rafeinda leysirgetur fengið púlsorku mörg stærðargráður hærri en sjálfsprottið losunarstig með því að nota sameiginlega óstöðugleika, sem stafar af stöðugu samspili geislunarreitsins í afstæðishyggju rafeindgeislans og segulsveiflu. Á hörðu röntgengeislasviðinu (um það bil 0,01 nm til 0,1 nm bylgjulengd) er FEL náð með samþjöppun búnt og röðun á röðun. Á mjúku röntgenmyndasviðinu (um 0,1 nm til 10 nm bylgjulengd) er FEL útfært með Cascade ferskri sneið tækni. Undanfarið hefur verið greint frá því að attosecond pulses með hámarksafl 100 GW myndast með því að nota aukna sjálfsmeðhöndlaða sjálfsprottna losunaraðferð (ESASE).

Rannsóknarteymið notaði tveggja þrepa magnunarkerfi sem byggist á XFEL til að magna mjúka röntgengeislunaraðstoð frá framleiðslunni frá Linac samfelldriljósgjafaAð TW stiginu er stærðargráðu frambætur vegna tilkynntra niðurstaðna. Tilraunauppsetningin er sýnd á mynd 1. Byggt á esase aðferðinni er ljósfrumukóða sendandi mótuð til að fá rafeindgeisla með miklum straumi og er notaður til að búa til attósekúndu röntgenpúls. Upphafspúlsinn er staðsettur við frambrún toppa rafeindgeislans, eins og sýnt er í efra vinstra horninu á mynd 1. Þegar XFEL nær mettun er rafeindgeislanum seinkað miðað við röntgengeislann með segulþjöppu, Og þá hefur púlsinn samskipti við rafeindgeislann (ferskan sneið) sem er ekki breytt með esase mótun eða FEL leysir. Að lokum er önnur segulmagnaðir bylgja notaður til að magna röntgengeislana enn frekar með samspili attosecond púls með fersku sneiðinni.

Fig. 1 Tilraunatæki skýringarmynd; Myndin sýnir lengdarfasa rýmið (tímaorka skýringarmynd af rafeindinni, grænu), núverandi snið (blátt) og geislunin framleidd með fyrstu röð magnunar (fjólublátt). Xtcav, x-band þvermál hola; CVMI, COAXIAL RAPID kortlagningarkerfi; FZP, Fresnel Band Plate Spectrometer

Allar attósekúndu púlsar eru smíðaðir úr hávaða, þannig að hver púls hefur mismunandi litrófs- og tímabundna eiginleika, sem vísindamennirnir könnuðu nánar. Hvað varðar litróf notuðu þeir fresnel bandplötuspegilsmæli til að mæla litróf einstakra púlsa við mismunandi samsvarandi lengdir á beygju og komust að því að þessi litróf héldu sléttum bylgjulögum jafnvel eftir afleiddri mögnun, sem benti til þess að púlsarnir héldu áfram óeðlilegum. Á tímum lénsins er hyrnd jaðar mældur og tímasviðs bylgjulögun púlsins einkennist. Eins og sýnt er á mynd 1 er röntgengeislinn skaraður með hringlaga skautaða innrauða leysipúlsinn. Ljósmyndunin sem jónuð var með röntgengeislinum mun framleiða rák í áttina sem er andstæða vektormöguleika innrauða leysisins. Vegna þess að rafsvið leysisins snýst með tímanum, ræðst skriðþunga dreifing ljósmyndarefnisins af tímum rafeindalosunar og tengslin milli hornstillingar losunartíma og skriðþunga dreifingar ljósmyndaraflsins er komið á. Dreifing skriðþunga ljósmyndarans er mæld með því að nota coax hratt kortlagningu myndgreiningar. Byggt á dreifingu og litrófsárangri er hægt að endurgera tímabundna bylgjulögun attósekúndu púls. Mynd 2 (a) sýnir dreifingu á púlslengd, með miðgildi 440 AS. Að lokum var gasvöktunarskynjari notaður til að mæla púlsorkuna og dreifingarplottið á milli hámarks púlsafls og lengd púls eins og sýnt er á mynd 2 (b) var reiknuð. Stillingarnar þrjár samsvara mismunandi aðstæðum rafeindgeislans, aðstæðum um göngu og segulmagnaðir þjöppu. Þrjár stillingarnar skiluðu meðalpúlsorku 150, 200 og 260 µJ, í sömu röð, með hámarks hámarksafl 1,1 TW.

Mynd 2. (A) Dreifing súlurit með hálfri hæð í fullri breidd (FWHM) púlslengd; (b) Dreifð samsæri sem samsvarar hámarksafli og lengd púls

Að auki komu rannsóknin einnig fram í fyrsta skipti fyrirbæri Soliton-eins og ofurlyfja í röntgengeisluninni, sem birtist sem stöðug púls sem styttist við mögnun. Það stafar af sterku samspili rafeinda og geislunar, þar sem orka hratt flutt frá rafeindinni yfir í höfuð röntgengeislans og aftur að rafeindinni frá hala púlsins. Með ítarlegri rannsókn á þessu fyrirbæri er búist við að röntgengeislun með styttri lengd og hærri hámarksafli sé hægt að átta sig á með því að lengja ofurbúnaðarferlið og nýta sér styttingu á púls í soliton-eins stillingu.