טוו קלאַס אַטטאָסעקאַנד X-Ray דויפעק לאַזער

טוו קלאַס אַטטאָסעקאַנד X-Ray דויפעק לאַזער
אַטטאָסעקאַנד X-Rayדויפעק לאַזערמיט הויך מאַכט און קורץ דוירעסדיק דויפעק זענען די שליסל צו דערגרייכן הינטער-פאַסט ניט-לינעאַר ספּעקטראָסקאָפּי און X-Ray דיפפראַקשאַן ימידזשינג. די פאָרשונג מאַנשאַפֿט אין די פאַרייניקטע שטאַטן געניצט אַ קאַסקייד פון צוויי-בינעX-Ray פריי עלעקטראָן לייזערזצו רעזולטאַט דיסקרעטע אַטטאָסעקאַנד פּאַלסיז. קאַמפּערד מיט יגזיסטינג ריפּאָרץ, די דורכשניטלעך שפּיץ מאַכט פון די פּאַלסיז איז געוואקסן מיט אַ סדר פון מאַגנאַטוד, די מאַקסימום שפּיץ מאַכט איז 1.1 טוו, און די מידיאַן ענערגיע איז מער ווי 100 μJ. די לערנען אויך גיט שטאַרק זאָגן פֿאַר סאָליטאָן-ווי סופּערראַדיאַטיאָן נאַטור אין די X-Ray פעלד.הויך-ענערגיע לייזערזהאָבן געטריבן פילע נייַע געביטן פון פאָרשונג, אַרייַנגערעכנט הויך-פעלד פיזיק, אַטטאָסעקאַנד ספּעקטראַסקאָפּי און לאַזער פּאַרטאַקאַל אַקסעלעראַטאָרס. צווישן אַלע מינים פון לייזערז, X-שטראַלן זענען וויידלי געניצט אין מעדיציניש דיאַגנאָסיס, ינדאַסטריאַל פלאָ דיטעקשאַן, זיכערקייַט דורכקוק און וויסנשאפטלעכע פאָרשונג. די X-Ray פריי עלעקטראָן לאַזער (XFEL) קענען פאַרגרעסערן די שפּיץ X-Ray מאַכט מיט עטלעכע אָרדערס פון מאַגנאַטוד קאַמפּערד מיט אנדערע X-Ray דור טעקנאַלאַדזשיז, אַזוי יקסטענדינג די אַפּלאַקיישאַן פון X-Rays צו די פעלד פון ניט-לינעאַר ספּעקטראָסקאָפּי און איין-שטראַל. פּאַרטאַקאַל דיפפראַקשאַן ימאַגינג ווו הויך מאַכט איז פארלאנגט. די לעצטע געראָטן אַטטאָסעקאָנד XFEL איז אַ הויפּט דערגרייה אין אַטטאָסעקאָנד וויסנשאַפֿט און טעכנאָלאָגיע, ינקריסינג די בנימצא שפּיץ מאַכט מיט מער ווי זעקס אָרדערס פון מאַגנאַטוד קאַמפּערד מיט בענטשטאָפּ X-Ray קוואלן.

פריי עלעקטראָן לייזערזקענען קריגן דויפעק ענערגיעס פילע אָרדערס פון מאַגנאַטוד העכער ווי די ספּאַנטייניאַס ימישאַן מדרגה ניצן קאָלעקטיוו ינסטאַביליטי, וואָס איז געפֿירט דורך די קעסיידערדיק ינטעראַקשאַן פון די ראַדיאַציע פעלד אין די רעלאַטיוויסטיק עלעקטראָן שטראַל און די מאַגנעטיק אַסאַלייטער. אין די שווער X-Ray קייט (וועגן 0.01 נם צו 0.1 נם ווייוולענגט), FEL איז אַטשיווד דורך פּעקל קאַמפּרעשאַן און פּאָסט-זעטיקונג קאַנינג טעקניקס. אין די ווייך X-Ray קייט (וועגן 0.1 נם צו 10 נם ווייוולענגט), FEL איז ימפּלאַמענאַד דורך קאַסקייד פריש רעפטל טעכנאָלאָגיע. לעצטנס, אַטטאָסעקאַנד פּאַלסיז מיט אַ שפּיץ מאַכט פון 100 GW האָבן שוין געמאלדן צו זיין דזשענערייטאַד מיט די ענכאַנסט זיך-אַמפּלאַפייד ספּאַנטייניאַס ימישאַן (ESASE) אופֿן.

די פאָרשונג מאַנשאַפֿט געוויינט אַ צוויי-בינע אַמפּלאַפאַקיישאַן סיסטעם באזירט אויף XFEL צו אַמפּלאַפיי די ווייך X-Ray אַטטאָסעקאָנד דויפעק רעזולטאַט פון די לינאַק קאָוכיראַנט.ליכט מקורצו די TW מדרגה, אַ סדר פון מאַגנאַטוד פֿאַרבעסערונג איבער רעפּאָרטעד רעזולטאַטן. די יקספּערמענאַל סעטאַפּ איז געוויזן אין פיגורע 1. באַזירט אויף די ESASE אופֿן, די פאָטאָקאַטאָוד עמיטטער איז מאַדזשאַלייטיד צו קריגן אַ עלעקטראָן שטראַל מיט אַ הויך קראַנט ספּייק, און איז געניצט צו דזשענערייט אַטטאָסעקאַנד X-Ray פּאַלסיז. דער ערשט פּאַלס איז ליגן אין די פראָנט ברעג פון די ספּייק פון די עלעקטראָן שטראַל, ווי געוויזן אין דער אויבערשטער לינקס ווינקל פון פיגורע 1. ווען די XFEL ריטשאַז זעטיקונג, די עלעקטראָן שטראַל איז דילייד קאָרעוו צו די X-Ray דורך אַ מאַגנעטיק קאַמפּרעסער, און דער דויפעק ינטעראַקץ מיט די עלעקטראָן שטראַל (פריש רעפטל) וואָס איז נישט מאַדאַפייד דורך די ESASE מאַדזשאַליישאַן אָדער FEL לאַזער. צום סוף, אַ צווייט מאַגנעטיק אַנדולאַטאָר איז געניצט צו ווייַטער פאַרבעסערן די X-שטראַלן דורך די ינטעראַקשאַן פון אַטטאָסעקאַנד פּאַלסיז מיט די פריש רעפטל.

FIG. 1 עקספּערימענטאַל מיטל דיאַגראַמע; די געמעל ווייזט די לאַנדזשאַטודאַנאַל פאַסע פּלאַץ (צייט-ענערגיע דיאַגראַמע פון ​​די עלעקטראָן, גרין), די קראַנט פּראָפיל (בלוי), און די ראַדיאַציע געשאפן דורך ערשטער-סדר אַמפּלאַפאַקיישאַן (לילאַ). XTCAV, X-באַנד טראַנזווערס קאַוואַטי; cVMI, קאָואַקסיאַל גיך מאַפּינג ימידזשינג סיסטעם; FZP, פרעסנעל באַנד טעלער ספּעקטראָמעטער

אַלע אַטטאָסעקאַנד פּאַלסיז זענען געבויט פון ראַש, אַזוי יעדער דויפעק האט פאַרשידענע ספּעקטראַל און צייט פעלד פּראָפּערטיעס, וואָס די ריסערטשערז יקספּלאָרד אין מער דעטאַל. אין טערמינען פון ספּעקטראַ, זיי געוויינט אַ פרעסנעל באַנד טעלער ספּעקטראָמעטער צו מעסטן די ספּעקטראַ פון יחיד פּאַלסיז אין פאַרשידענע עקוויוואַלענט אַנדולאַטאָר לענגקטס, און געפֿונען אַז די ספּעקטראַ האַלטן גלאַט וואַוועפאָרמס אפילו נאָך צווייטיק אַמפּלאַפאַקיישאַן, וואָס ינדיקייץ אַז די פּאַלסיז פארבליבן ונימאָדאַל. אין די צייט פעלד, די ווינקלדיק פרינדזש איז געמאסטן און די צייט פעלד וואַוועפאָרם פון די דויפעק איז קעראַקטערייזד. ווי געוויזן אין פיגורע 1, די X-Ray דויפעק איז אָוווערלאַפּט מיט די סערקיאַלערלי פּאָולערייזד ינפרערעד לאַזער דויפעק. די פאָטאָעלעקטראַנז ייאַנייזד דורך די X-Ray דויפעק וועט פּראָדוצירן סטריקס אין דער ריכטונג פאַרקערט צו די וועקטאָר פּאָטענציעל פון די ינפרערעד לאַזער. ווייַל די עלעקטריק פעלד פון די לאַזער ראָוטייץ מיט צייט, די מאָמענטום פאַרשפּרייטונג פון די פאָטאָעלעקטראָן איז באשלאסן דורך די צייט פון עלעקטראָן ימישאַן, און די שייכות צווישן די ווינקלדיק מאָדע פון ​​​​די ימישאַן צייט און די מאָמענטום פאַרשפּרייטונג פון די פאָטאָעלעקטראָן איז געגרינדעט. די פאַרשפּרייטונג פון פאָטאָעלעקטראָן מאָמענטום איז געמאסטן ניצן אַ קאָואַקסיאַל שנעל מאַפּינג ימאַגינג ספּעקטראָמעטער. באַזירט אויף די פאַרשפּרייטונג און ספּעקטראַל רעזולטאַטן, די צייט-פעלד וואַוועפאָרם פון אַטטאָסעקאַנד פּאַלסיז קענען זיין ריקאַנסטראַקטיד. פיגורע 2 (אַ) ווייזט די פאַרשפּרייטונג פון דויפעק געדויער, מיט אַ מידיאַן פון 440 ווי. צום סוף, די גאַז מאָניטאָרינג דעטעקטאָר איז געניצט צו מעסטן די דויפעק ענערגיע, און די צעוואָרפן פּלאַנעווען צווישן די שפּיץ דויפעק מאַכט און די דויפעק געדויער ווי געוויזן אין פיגורע 2 (ב) איז קאַלקיאַלייטיד. די דריי קאַנפיגיעריישאַנז שטימען צו פאַרשידענע עלעקטראָן שטראַל פאָוקיסינג טנאָים, וואַווער קאָנינג טנאָים און מאַגנעטיק קאַמפּרעסער פאַרהאַלטן טנאָים. די דריי קאַנפיגיעריישאַנז יילדעד דורכשניטלעך דויפעק ענערגיעס פון ריספּעקטיוולי 150, 200 און 260 μJ, מיט אַ מאַקסימום שפּיץ מאַכט פון 1.1 טוו.

פיגורע 2. (אַ) פאַרשפּרייטונג כיסטאַגראַם פון האַלב-הייך פול ברייט (פוהם) דויפעק געדויער; (ב) צעוואָרפן פּלאַנעווען קאָראַספּאַנדינג צו שפּיץ מאַכט און דויפעק געדויער

אין דערצו, די לערנען אויך באמערקט פֿאַר די ערשטער מאָל די דערשיינונג פון סאָליטאָן-ווי סופּערעמיסשאַן אין די X-Ray באַנד, וואָס אויס ווי אַ קעסיידערדיק דויפעק פאַרקירצן בעשאַס אַמפּלאַפאַקיישאַן. עס איז געפֿירט דורך אַ שטאַרק ינטעראַקשאַן צווישן עלעקטראָנס און ראַדיאַציע, מיט ענערגיע טראַנספערד געשווינד פון די עלעקטראָן צו די קאָפּ פון די X-Ray דויפעק און צוריק צו די עלעקטראָן פון די עק פון די דויפעק. דורך אין-טיפקייַט לערנען פון דעם דערשיינונג, עס איז דערוואַרט אַז X-Ray פּאַלסיז מיט קירצער געדויער און העכער שפּיץ מאַכט קענען זיין ווייַטער איינגעזען דורך יקסטענדינג די סופּערראַדיאַטיאָן אַמפּלאַפאַקיישאַן פּראָצעס און נוצן די דויפעק פאַרקירצן אין סאָליטאָן-ווי מאָדע.