TW class attosecond ኤክስ-ሬይ pulse ሌዘር
የአቶሴኮንድ ኤክስሬይየልብ ምት ሌዘርከፍተኛ ኃይል እና አጭር የልብ ምት ቆይታ ያላቸው እጅግ በጣም ፈጣን ያልሆነ መስመራዊ ስፔክትሮስኮፒ እና የኤክስሬይ ዲፍራክሽን ኢሜጂንግ ለማግኘት ቁልፍ ናቸው። በዩናይትድ ስቴትስ የሚገኘው የምርምር ቡድን ባለ ሁለት ደረጃ ክምር ተጠቅሟል።ኤክስሬይ-ነጻ የኤሌክትሮን ሌዘርየተቆራረጠ የአቶሴኮንድ ምቶች (discrete attosecond pulses) ለማውጣት። ከነባር ሪፖርቶች ጋር ሲነጻጸር፣ የምቶች አማካይ ከፍተኛ ኃይል በመጠን ቅደም ተከተል ይጨምራል፣ ከፍተኛው ከፍተኛ ኃይል 1.1 TW ሲሆን፣ አማካይ ኃይል ደግሞ ከ100 μJ በላይ ነው። ጥናቱ በኤክስሬይ መስክ ውስጥ የሶሊተን መሰል ሱፐርራዲየሽን ባህሪን በተመለከተ ጠንካራ ማስረጃዎችንም ይሰጣል።ከፍተኛ ኃይል ያላቸው ሌዘሮችከፍተኛ መስክ ፊዚክስ፣ የአቶሴኮንድ ስፔክትሮስኮፒ እና የሌዘር ቅንጣት አፋጣኝ መሳሪያዎችን ጨምሮ በርካታ አዳዲስ የምርምር ዘርፎችን አስከትለዋል። ከሁሉም አይነት ሌዘሮች መካከል ኤክስሬይ በሕክምና ምርመራ፣ በኢንዱስትሪ ጉድለት ለይቶ ማወቅ፣ በደህንነት ምርመራ እና በሳይንሳዊ ምርምር በስፋት ጥቅም ላይ ይውላል። የኤክስሬይ ነፃ-ኤሌክትሮን ሌዘር (XFEL) ከሌሎች የኤክስሬይ ትውልድ ቴክኖሎጂዎች ጋር ሲነጻጸር ከፍተኛውን የኤክስሬይ ኃይል በበርካታ የመጠን ደረጃዎች ሊጨምር ይችላል፣ በዚህም የኤክስሬይ አተገባበርን ወደ ከፍተኛ ኃይል ወደሚያስፈልግበት ወደ መስመራዊ ያልሆነ ስፔክትሮስኮፒ እና ነጠላ-ቅንጣት ዲፍራክሽን ኢሜጂንግ መስክ ያራዝማል። የቅርብ ጊዜ ስኬታማው የአቶሴኮንድ XFEL በአቶሴኮንድ ሳይንስ እና ቴክኖሎጂ ውስጥ ትልቅ ስኬት ሲሆን የሚገኘውን ከፍተኛ ኃይል ከቤንችቶፕ የኤክስሬይ ምንጮች ጋር ሲነጻጸር ከስድስት በላይ በሆነ የመጠን መጠን ጨምሯል።
ነፃ የኤሌክትሮን ሌዘሮችበአንፃራዊነት ኤሌክትሮን ጨረር እና በማግኔቲክ ኦስሲሌተር ውስጥ ባለው የጨረር መስክ ቀጣይነት ባለው መስተጋብር ምክንያት የሚከሰተውን የጋራ አለመረጋጋት በመጠቀም ከድንገተኛ የልቀት ደረጃ በላይ የሆኑ ብዙ የመጠን ደረጃዎችን በመጠቀም የልብ ምት ኃይል ማግኘት ይችላል። በጠንካራ የኤክስሬይ ክልል (ከ0.01 nm እስከ 0.1 nm የሞገድ ርዝመት)፣ FEL የሚገኘው በጥቅል መጭመቂያ እና ድህረ-ሙሌት ኮንዲንግ ቴክኒኮች ነው። በለስላሳ የኤክስሬይ ክልል (ከ0.1 nm እስከ 10 nm የሞገድ ርዝመት)፣ FEL የሚተገበረው በካስኬድ ትኩስ-ስሊንግ ቴክኖሎጂ ነው። በቅርቡ፣ 100 GW ከፍተኛ ኃይል ያላቸው የአቶሴኮንድ ህዋሶች የተሻሻለውን የራስ-አምፕሊፋይድ ድንገተኛ ልቀት (ESASE) ዘዴ በመጠቀም እንደሚፈጠሩ ተዘግቧል።
የምርምር ቡድኑ ከሊናክ ኮፊቴንት የሚገኘውን ለስላሳ የኤክስሬይ አቶሴኮንድ የልብ ምት ውጤት ለማጉላት በXFEL ላይ የተመሠረተ ባለ ሁለት ደረጃ የማጉላት ስርዓት ተጠቅሟል።የብርሃን ምንጭወደ TW ደረጃ፣ ከተዘገቡት ውጤቶች ጋር ሲነጻጸር የመጠን ማሻሻያ ቅደም ተከተል። የሙከራው ማዋቀር በስእል 1 ላይ ይታያል። በESASE ዘዴ ላይ በመመስረት፣ የፎቶካቶድ አመንጪው ከፍተኛ የጅረት ስፔክ ያለው የኤሌክትሮን ጨረር ለማግኘት ሞጁል የተደረገ ሲሆን የአቶሴኮንድ የኤክስሬይ ምቶች ለማመንጨት ይጠቅማል። የመጀመሪያው ምቶች በስእል 1 የላይኛው ግራ ጥግ ላይ እንደሚታየው በኤሌክትሮን ምቶች ስፔክ ፊት ለፊት ጠርዝ ላይ ይገኛሉ። XFEL ሙሌት ሲደርስ፣ የኤሌክትሮን ምቶች በማግኔቲክ መጭመቂያ ከኤክስሬይ ጋር ሲነፃፀሩ ይዘገያሉ፣ ከዚያም ምቶች በESASE ሞዱላሽን ወይም በFEL ሌዘር ካልተሻሻለው የኤሌክትሮን ምቶች (ትኩስ ቁራጭ) ጋር ይገናኛሉ። በመጨረሻም፣ ሁለተኛ መግነጢሳዊ ኡንዱላተር የአቶሴኮንድ ምቶች ከትኩስ ምቶች ጋር ባለው መስተጋብር አማካኝነት ኤክስሬይዎችን የበለጠ ለማጉላት ጥቅም ላይ ይውላል።
ምስል 1 የሙከራ መሣሪያ ዲያግራም፤ ሥዕሉ የቁመታዊ ምዕራፍ ክፍተትን (የኤሌክትሮኑ የጊዜ-ኃይል ዲያግራም፣ አረንጓዴ)፣ የአሁኑን መገለጫ (ሰማያዊ) እና በመጀመሪያው-ትዕዛዝ ማጉያ (ሐምራዊ) የሚመነጨውን ጨረር ያሳያል። XTCAV፣ የX-ባንድ ትራንስቨር ዋሻ፤ cVMI፣ ኮአክሲያል ፈጣን የካርታ ምስል ስርዓት፤ FZP፣ የፍሬስኔል ባንድ ፕሌት ስፔክትሮሜትር
ሁሉም የአቶሴኮንድ ምቶች ከጫጫታ የተገነቡ ናቸው፣ ስለዚህ እያንዳንዱ ምቶች የተለያዩ የስፔክትራል እና የጊዜ-ጎራ ባህሪያት አሏቸው፣ ይህም ተመራማሪዎቹ በበለጠ ዝርዝር ዳስሰዋል። በስፔክትራ አንፃር፣ የግለሰቦችን ምቶች ስፔክትራ በተለያዩ ተመጣጣኝ ኡንዱላተር ርዝመቶች ለመለካት የፍሬስኔል ባንድ ፕሌት ስፔክትሮሜትር ተጠቅመዋል፣ እና እነዚህ ስፔክትራዎች ከሁለተኛ ደረጃ ማጉላት በኋላም ቢሆን ለስላሳ የሞገድ ቅርጾችን እንደጠበቁ ደርሰውበታል፣ ይህም ምቶች አንድ አይነት ሆነው እንደቀሩ ያሳያል። በጊዜ ጎራ ውስጥ፣ የማዕዘን ፍሬንጅ ይለካል እና የ pulse የጊዜ ጎራ ሞገድ ቅርፅ ይገለጻል። በስእል 1 ላይ እንደሚታየው፣ የኤክስሬይ ምቶች ከክብ ፖላራይዝድ ኢንፍራሬድ ሌዘር pulse ጋር ይደራረባሉ። በኤክስሬይ ምቶች የተነደፉት የፎቶኤሌክትሮኖች ከኢንፍራሬድ ሌዘር ቬክተር አቅም በተቃራኒ አቅጣጫ ምቶች ያመነጫሉ። የሌዘር የኤሌክትሪክ መስክ በጊዜ ስለሚሽከረከር፣ የፎቶኤሌክትሮን የሞመንተም ስርጭት የሚወሰነው በኤሌክትሮን ልቀት ጊዜ ሲሆን፣ በልቀት ጊዜ ማዕዘናዊ ሁነታ እና በፎቶኤሌክትሮን የሞመንተም ስርጭት መካከል ያለው ግንኙነት ተቋቁሟል። የፎቶኤሌክትሮን ሞመንተም ስርጭት የሚለካው ኮአክሲያል ፈጣን የካርታ ምስል ስፔክትሮሜትር በመጠቀም ነው። በስርጭት እና በስፔክትራል ውጤቶች ላይ በመመስረት፣ የአቶሴኮንድ ምቶች የጊዜ-ጎራ ሞገድ ቅርፅ እንደገና መገንባት ይቻላል። ምስል 2 (ሀ) የ pulse ቆይታ ስርጭትን ያሳያል፣ አማካይ 440 እንደ። በመጨረሻም፣ የጋዝ ክትትል መመርመሪያ የልብ ምትን ኃይል ለመለካት ጥቅም ላይ ውሏል፣ እና በምስል 2 (ለ) ላይ እንደሚታየው በከፍተኛ የልብ ምት ኃይል እና የልብ ምት ቆይታ መካከል ያለው የስርጭት ሴራ ተሰልቷል። ሦስቱ ውቅሮች ከተለያዩ የኤሌክትሮን ጨረር ትኩረት ሁኔታዎች፣ የዋቨር ኮንንግ ሁኔታዎች እና የማግኔቲክ መጭመቂያ መዘግየት ሁኔታዎች ጋር ይዛመዳሉ። ሦስቱ ውቅሮች በቅደም ተከተል 150፣ 200 እና 260 µJ አማካይ የልብ ምት ኃይል አስገኝተዋል፣ ከፍተኛው የከፍተኛ ኃይል 1.1 TW።
ምስል 2. (ሀ) የግማሽ ቁመት ስርጭት ሂስቶግራም ሙሉ ስፋት (FWHM) የልብ ምት ቆይታ፤ (ለ) ከከፍተኛ ኃይል እና የልብ ምት ቆይታ ጋር የሚዛመድ የመበተን ፕላት
በተጨማሪም፣ ጥናቱ ለመጀመሪያ ጊዜ በኤክስሬይ ባንድ ውስጥ የሶሊተን መሰል ሱፐርኢሚሽን ክስተትን አስተውሏል፣ ይህም በማጉላት ወቅት ቀጣይነት ያለው የልብ ምት ማሳጠር ሆኖ ይታያል። ይህ የሚከሰተው በኤሌክትሮኖች እና በጨረር መካከል ባለው ጠንካራ መስተጋብር ሲሆን፣ ኃይል ከኤሌክትሮን ወደ ኤክስሬይ የልብ ምት ራስ በፍጥነት ሲተላለፍ እና ከደም ጅራቱ ወደ ኤሌክትሮን ይመለሳል። ይህንን ክስተት በጥልቀት በማጥናት፣ የሱፐርሬዲሽን ማጉያ ሂደትን በማራዘም እና በሶሊተን መሰል ሁነታ የልብ ምት ማሳጠርን በመጠቀም አጭር ጊዜ እና ከፍተኛ የከፍተኛ ኃይል ያላቸው የኤክስሬይ ህዋሶች የበለጠ እውን ሊሆኑ እንደሚችሉ ይጠበቃል።
የፖስታ ሰዓት፡ ግንቦት-27-2024