TW KLASS ATTOSECOND X-RAY PULSE LASER

TW KLASS ATTOSECOND X-RAY PULSE LASER
Rendgen od atosekundaPuls LaserSa visokom trajanjem impulsa i kratkim pulsom su ključ za postizanje ultra tasta nelinearnog spektroskopije i rendgenskih difrakcijskih slika. Istraživački tim u Sjedinjenim Državama koristio je kaskadu dvostepeneRendgenski rendgenski laseri bez elektronaza izlaz diskretnog pulsa od attosekundi. U usporedbi s postojećim izvještajima, prosječna vrhunska snaga impulsa povećana je redoslijedom veličine, maksimalna vršna snaga je 1,1 TW, a srednja energija je više od 100 μj. Studija također pruža snažne dokaze za ponašanje nalik na uplitanje u rendgenskom polju.Visokoenergetski laseriVodili su mnoga nova područja istraživanja, uključujući fiziku visokog terena, attosekunda spektroskopiju i akceleratore laserskih čestica. Među svim vrstama lasera, rendgenski zrake široko se koriste u medicinskoj dijagnostici, industrijskoj detekciji mana, sigurnosnim inspekcijama i naučnim istraživanjima. Rendgenski rendgenski laser (XFel) može povećati vršni rendgensku snagu za nekoliko rendgera u odnosu na druge rendgenske tehnologije generacije, čime se proširuje primjena rendgenskih zraka do polja nelinearne spektroskopije i slikovne čestice. Nedavni uspješni attosecond Xfel glavni je postignuće u attosekundi nauci i tehnologiji, povećavajući dostupnu vršku snagu za više od šest naloga veličine u odnosu na benchtop rendgenske izvore.

Besplatni elektronski laseriMože dobiti impletije pulse mnogo regija veće od spontane razine emisije pomoću kolektivne nestabilnosti, što je uzrokovano kontinuiranom interakcijom zračenja u relativističkoj elektronskom snopu i magnetskom oscilatoru. U terminom rendgenu (oko 0,01 Nm do 0,1 NM talasna dužina), FEL se postiže snopom i tehnikama za satu za satu. U mekim rendgenskim rasponom (oko 0,1 nm do 10 nm talasna dužina), FEL se implementira kaskadnom tehnologijom svježeg kriške. Nedavno su izviješteni da su od attosekundi sa vršnom snagom od 100 GW-a generira se pomoću poboljšane samo-pojačane metode spontane emisije (ESASE).

Istraživački tim koristio je dvostepeni sistem pojačanja zasnovan na XFEL-u da pojača mekani rendgenski attosecond pulsni izlaz iz Linac koherentnogIzvor svetlostina TW nivo, redoslijed poboljšanja veličine nad prijavljenim rezultatima. Eksperimentalna postavka prikazana je na slici 1. Na osnovu eSASE metode, emiter fotokatoda modulira se za dobivanje elektronskog snopa sa visokim strujom Spike i koristi se za generiranje attosecond X-zraka pulsa. Početni puls nalazi se na prednjoj ivici šiljka elektronskog snopa, kao što je prikazano u gornjem lijevom uglu slike 1. Kada se Xfel dostigne zasićeno, a zatim impuls djeluje s elektronskim snopom (svježim rezom) koji se ne mijenja modificiranom modulacijom ili FEL laserom. Konačno, drugi magnetni unilator koristi se za dodatno pojačavanje rendgenskih zraka kroz interakciju pulsa od attosekundi sa svježim kriškama.

Sl. 1 eksperimentalni dijagram uređaja; Ilustracija pokazuje uzdužni fazni prostor (vremenski energetski dijagram elektrona, zelenog), trenutni profil (plavi) i zračenje proizvedeno u pojačanju prvog reda (ljubičasta). Xtcav, X-opseg poprečna šupljina; CVMI, koaksijalni sistem za brzo mapiranje; FZP, Spektrometar ploče Fresnel Band

Svi attosecond impulsi izgrađeni su od buke, tako da svaki puls ima različita spektralna i vremenska svojstva, koja su istraživači detaljnije istraživali. U pogledu spektra, koristili su spektrometar ploče Fresnel za mjerenje spektra pojedinih impulsa u različitim ekvivalentnim duljinama nevide i utvrdilo je da su ti spektri održavali glatke valne oblike čak i nakon sekundarnog pojačanja, što ukazuje da su impulsi ostali unimodalni. U vremenskoj domeni mjeri se ugaona obruba i okarakterizira se valni oblik pulsa vremena domena. Kao što je prikazano na slici 1, puls rendgena preklapan je sa kružnim polariziranim infracrvenim laserskim pulsom. Fotoelektroni ionizirani rendgenskim pulsom proizvest će pruge u smjeru suprotno vektorskom potencijalu infracrvenog lasera. Budući da se električno polje lasera rotira s vremenom, uspostavljena je raspodjela fotoelektrona na vrijeme emisije elektrona, a uspostavljen je odnos među kutnim načinom rada emisije i raspodjele fotoelektrona. Distribucija fotoelektronskog momenta mjeri se koaksijalnim brzim mapiranjem spektrometra. Na osnovu rezultata distribucije i spektrala, može se rekonstruirati valni oblik vala od attosekundi za vrijeme domena. Slika 2 (a) prikazuje raspodjelu trajanja impulsa, s medijom od 440 as. Konačno, detektor praćenja plina korišten je za mjerenje impulsa i raspršivanja izračunato je crtanja vršne pulsne snage i trajanja pulsa kao što je prikazano na slici 2 (b). Tri konfiguracije odgovaraju različitim uslovima za fokusiranje elektrona, talasajući uslove za odlaganje i magnetske kompresorske uvjetima. Tri konfiguracije dale su prosječne implementacije impulsa od 150, 200 i 260 μj, odnosno s maksimalnom vršnom snagom od 1,1 tw.

Slika 2. (A) Distribucija histogram polovine pune širine (FWHMM) pulsa; (b) rasipanje parcele koje odgovara vrhunskoj i pulsnoj trajanju

Pored toga, studija je prvi put primijetila i fenomen nalik na sayton nalik na rendgenski opseg, koji se pojavljuje kao kontinuirano skraćivanje pulsa tokom pojačanja. Uzrokuje se snažnom interakcijom između elektrona i zračenja, s energijom na brzo prebačenim iz elektrona do glave pulsa rendgenskog zraka i natrag u elektron iz repa pulsa. Kroz dubinsko istraživanje ove pojave, očekuje se da se rendgenski pulsi sa kraćim trajanjem i višom vršnom snagom mogu dalje realizirati proširivanjem postupka pojačanja superradijacije i iskorištavajući skraćivanje pulsa u režimu Solitona.