TW ክፍል attosecond X-ray pulse laser

TW ክፍል attosecond X-ray pulse laser
Attosecond X-rayየልብ ምት ሌዘርበከፍተኛ ኃይል እና አጭር የልብ ምት ቆይታ እጅግ በጣም ጥሩ ያልሆነ የመስመር ላይ ስፔክትሮስኮፒ እና የኤክስሬይ ልዩነት ምስልን ለማግኘት ቁልፉ ናቸው። በዩናይትድ ስቴትስ ውስጥ ያለው የምርምር ቡድን ባለ ሁለት ደረጃዎችን በመጠቀም ነበርከኤክስሬይ ነፃ የኤሌክትሮን ሌዘርdiscrete attosecond pulses ለማምረት. ከነባር ሪፖርቶች ጋር ሲነፃፀር የጥራጥሬዎች አማካይ ከፍተኛ ኃይል በቅደም ተከተል ይጨምራል ፣ ከፍተኛው የኃይል መጠን 1.1 TW ነው ፣ እና መካከለኛው ኃይል ከ 100 μJ በላይ ነው። ጥናቱ በኤክስ ሬይ መስክ ውስጥ ለሶሊቶን መሰል ሱፐርradiation ባህሪ ጠንካራ ማስረጃዎችን ያቀርባል።ከፍተኛ ኃይል ያለው ሌዘርከፍተኛ መስክ ፊዚክስ፣ attosecond spectroscopy እና laser particle accelerators ጨምሮ ብዙ አዳዲስ የምርምር ዘርፎችን አንቀሳቅሰዋል። ከሁሉም ዓይነት ሌዘር መካከል ኤክስሬይ በሕክምና ምርመራ, በኢንዱስትሪ ጉድለት መለየት, በደህንነት ቁጥጥር እና በሳይንሳዊ ምርምር ውስጥ በሰፊው ጥቅም ላይ ይውላል. የኤክስ ሬይ ፍሪ ኤሌክትሮን ሌዘር (XFEL) ከሌሎች የኤክስሬይ ማመንጫ ቴክኖሎጂዎች ጋር ሲነፃፀር የከፍተኛውን የኤክስሬይ ሃይል በበርካታ ትዕዛዞች እንዲጨምር ስለሚያደርግ የኤክስሬይ አተገባበርን በመስመር ላይ ባልሆኑ የስፔክትሮስኮፒ እና ነጠላ- ከፍተኛ ኃይል በሚያስፈልግበት ቦታ ላይ ቅንጣት ቅልጥፍና ምስል. በቅርቡ የተሳካው attosecond XFEL በአቶ ሴኮንድ ሳይንስ እና ቴክኖሎጂ ውስጥ ትልቅ ስኬት ነው፣ የሚገኘውን ከፍተኛ ሃይል ከቤንች ቶፕ የኤክስሬይ ምንጮች ጋር ከስድስት በላይ በሆነ መጠን በመጨመር።

ነጻ የኤሌክትሮን ሌዘርየጋራ አለመረጋጋትን በመጠቀም ድንገተኛ የልቀት መጠን ከፍ ያለ የ pulse ኃይሎችን ማግኘት ይችላል። በሃርድ ኤክስ ሬይ ክልል (ከ0.01 nm እስከ 0.1 nm የሞገድ ርዝመት) FEL የሚገኘው በጥቅል መጭመቅ እና በድህረ-ሙሌት ኮንዲንግ ቴክኒኮች ነው። ለስላሳ የኤክስሬይ ክልል (ከ0.1 nm እስከ 10 nm የሞገድ ርዝመት) FEL የሚተገበረው በካስኬድ ትኩስ ቁራጭ ቴክኖሎጂ ነው። በቅርብ ጊዜ፣ 100 GW ከፍተኛ ኃይል ያላቸው attosecond pulses የተሻሻለው በራስ አምፕሊፋይድ ድንገተኛ ልቀት (ESASE) ዘዴ እንደሚፈጠሩ ተዘግቧል።

የምርምር ቡድኑ በ XFEL ላይ የተመሰረተ ባለ ሁለት-ደረጃ ማጉላት ስርዓትን በመጠቀም ለስላሳ የኤክስሬይ በአቶ ሰከንድ የልብ ምት ከሊንክ ወጥነትየብርሃን ምንጭወደ TW ደረጃ፣ በተዘገበው ውጤት ላይ የመጠን ማሻሻያ ቅደም ተከተል። የሙከራ አወቃቀሩ በስእል 1 ይታያል። በESASE ዘዴ መሰረት፣ የፎቶካቶድ ኢሚተር የኤሌክትሮን ጨረር ለማግኘት ተስተካክሎ ከፍ ያለ የወቅቱ ስፒል ያለው ሲሆን የአቶ ሰከንድ የኤክስሬይ ጥራዞችን ለመፍጠር ይጠቅማል። የመነሻ ምት በኤሌክትሮን ጨረር ሹል ፊት ለፊት ጠርዝ ላይ ይገኛል ፣ በስእል 1 በላይኛው ግራ ጥግ ላይ እንደሚታየው ። XFEL ሙሌት ሲደርስ ፣ የኤሌክትሮን ጨረሩ ከኤክስሬይ ጋር በማግኔት ኮምፕረርተር ዘግይቷል ። እና ከዚያም pulse በ ESASE modulation ወይም FEL laser ካልተቀየረ ከኤሌክትሮን ጨረር (ትኩስ ቁራጭ) ጋር ይገናኛል። በመጨረሻም፣ ሁለተኛ መግነጢሳዊ ዑንዱለተር የራጅ ጨረሮችን የበለጠ ለማሳደግ በ attosecond pulses ከትኩስ ቁርጥራጭ ጋር በመገናኘት ጥቅም ላይ ይውላል።

ምስል 1 የሙከራ መሣሪያ ንድፍ; ስዕሉ የሚያሳየው የርዝመታዊ ደረጃ ቦታን (የኤሌክትሮን የጊዜ-ኢነርጂ ዲያግራም ፣ አረንጓዴ) ፣ የአሁኑን መገለጫ (ሰማያዊ) እና በአንደኛ ደረጃ ማጉላት (ሐምራዊ) ጨረር። XTCAV, X-band transverse cavity; cVMI, coaxial ፈጣን የካርታ ምስል ስርዓት; FZP፣ Fresnel band plate spectrometer

ሁሉም attosecond pulses የሚገነቡት ከድምፅ ነው፣ ስለዚህ እያንዳንዱ የልብ ምት የተለያዩ የእይታ እና የጊዜ-ጎራ ባህሪያት አሏቸው፣ ይህም ተመራማሪዎቹ በዝርዝር መርምረዋል። በስፔክተራ አንፃር የነጠላ ጥራዞችን ስፔክትራ በተለያየ አቻ ዑንዱሌተር ርዝመቶች ለመለካት Fresnel band plate spectrometer ተጠቀሙ እና እነዚህ ስፔክተራዎች ከሁለተኛ ደረጃ ማጉላት በኋላም ለስላሳ ሞገዶች እንደያዙ አረጋግጠዋል ይህም የልብ ምት አንድ ወጥ ሆኖ መቆየቱን ያሳያል። በጊዜው ጎራ ውስጥ፣ የማዕዘን ጠርዝ ይለካል እና የ pulse የጊዜ ሞገድ ቅርፅ ተለይቶ ይታወቃል። በስእል 1 ላይ እንደሚታየው የኤክስሬይ የልብ ምት ከክብ ከፖላራይዝድ ኢንፍራሬድ ሌዘር ምት ጋር ተደራራቢ ነው። በኤክስ ሬይ የልብ ምት ion የተደረጉት የፎቶ ኤሌክትሮኖች ከኢንፍራሬድ ሌዘር የቬክተር አቅም ተቃራኒ በሆነ አቅጣጫ ጅራቶችን ይፈጥራሉ። የሌዘር эlektrycheskaya መስክ pomohaet ጊዜ ጋር poyavlyayuts, ሞመንተም ስርጭት fotoэlektronov vыyavlyaetsya эlektronnыh ልቀት, እና uhlom ሁነታ ልቀት ጊዜ እና የፎቶ эlektronnыm ስርጭት መካከል ግንኙነት ustanavlyvaetsya. የፎቶኤሌክትሮን ሞመንተም ስርጭት የሚለካው ኮአክሲያል ፈጣን የካርታ ምስል ስፔክትሮሜትር በመጠቀም ነው። በስርጭት እና በእይታ ውጤቶች ላይ በመመስረት ፣የጊዜ-ጎራ ሞገድ የ attosecond pulses ቅርፅ እንደገና ሊገነባ ይችላል። ምስል 2 (ሀ) የ pulse ቆይታ ስርጭትን ያሳያል, ከ 440 መካከለኛ ጋር. በመጨረሻም የጋዝ መቆጣጠሪያ ጠቋሚው የልብ ምት ኃይልን ለመለካት ጥቅም ላይ የዋለ ሲሆን በስእል 2 (ለ) እንደሚታየው በከፍተኛው የልብ ምት ኃይል እና በ pulse ቆይታ መካከል ያለው የተበታተነ ቦታ ይሰላል. ሦስቱ አወቃቀሮች ከተለያዩ የኤሌክትሮን ጨረሮች የትኩረት ሁኔታዎች፣ የዋቨር ኮንዲንግ ሁኔታዎች እና የማግኔት ኮምፕረር መዘግየት ሁኔታዎች ጋር ይዛመዳሉ። ሦስቱ አወቃቀሮች አማካኝ የ 150፣ 200 እና 260 μJ ከፍተኛ ከፍተኛ ኃይል 1.1 TW.

ምስል 2. (ሀ) የግማሽ ቁመት ስርጭት ሂስቶግራም ሙሉ ስፋት (FWHM) የልብ ምት ቆይታ; (ለ) ከከፍተኛው ኃይል እና የልብ ምት ቆይታ ጋር የሚዛመድ ሴራ ይበትኑ

በተጨማሪም ጥናቱ በኤክስሬይ ባንድ ውስጥ የሶሊቶን መሰል ሱፐርኢሚሽን ክስተት ለመጀመሪያ ጊዜ ተመልክቷል፣ይህም በማጉላት ወቅት የማያቋርጥ የልብ ምት ማሳጠር ነው። በኤሌክትሮኖች እና በጨረር መካከል ባለው ጠንካራ መስተጋብር የሚፈጠር ሃይል በፍጥነት ከኤሌክትሮን ወደ የኤክስሬይ ምት ጭንቅላት እና ከጅራቱ ወደ ኤሌክትሮን ይመለሳል። ይህንን ክስተት በጥልቀት በማጥናት፣ የሱፐርዲየሽን ማጉላት ሂደትን በማራዘም እና የ pulse ማጠርን በሶሊቶን መሰል ሁነታ በመጠቀም የኤክስሬይ ምቶች በአጭር ጊዜ የሚቆይ እና ከፍተኛ ከፍተኛ ሃይል ያላቸው ተጨማሪ ዕውን ሊሆኑ እንደሚችሉ ይጠበቃል።


የፖስታ ሰአት፡- ግንቦት-27-2024