TW קלאַס אַטאָסעקונד X-שטראַל פּולס לאַזער
אַטאָסעקונד רענטגןפּולס לאַזערמיט הויכער מאַכט און קורצער פּולס געדויער זענען דער שליסל צו דערגרייכן אולטראַ-שנעלע ניט-לינעאַרע ספּעקטראָסקאָפּיע און X-שטראַל דיפראַקציע בילדגעבונג. די פאָרשונג מאַנשאַפֿט אין די פאַראייניקטע שטאַטן האָט גענוצט אַ קאַסקאַדע פון צוויי-שטאַפּלX-שטראַל פריי עלעקטראָן לייזערסצו ארויסגעבן דיסקרעטע אטאסעקונד פּולסן. קאַמפּערד מיט עקזיסטירנדיקע באַריכטן, די דורכשניטלעך שפּיץ מאַכט פון די פּולסן איז געוואקסן מיט אַ גרויסער אָרדענונג, די מאַקסימום שפּיץ מאַכט איז 1.1 TW, און די מעדיאַן ענערגיע איז מער ווי 100 μJ. די שטודיע גיט אויך שטאַרקע באַווייַזן פֿאַר סאָליטאָן-ווי סופּערראַדיאַציע נאַטור אין די X-שטראַל פעלד.הויך-ענערגיע לייזערסהאבן געטריבן אסאך נייע געביטן פון פארשונג, אריינגערעכנט הויך-פעלד פיזיק, אטאסעקונד ספעקטראסקאפיע, און לייזער פארטיקל אַקסעלעראַטאָרן. צווישן אלע סארטן לאַזערס, ווערן X-שטראַלן ברייט גענוצט אין מעדיצינישער דיאַגנאָז, אינדוסטריעלער חסרון דעטעקציע, זיכערהייט דורכקוק און וויסנשאפטלעכע פארשונג. דער X-שטראַל פריי-עלעקטראן לייזער (XFEL) קען פארגרעסערן די שפּיץ X-שטראַל מאַכט מיט עטלעכע אָרדערס פון מאַגניטוד קאַמפּערד צו אנדערע X-שטראַל דזשענעריישאַן טעקנאַלאַדזשיז, אזוי פארברייטערן די אַפּלאַקיישאַן פון X-שטראַלן צו דעם פעלד פון ניט-לינעאַר ספּעקטראָסקאפיע און איין-פּאַרטיקל דיפראַקשאַן ימאַגינג וווּ הויך מאַכט איז פארלאנגט. דער לעצטער מצליח אטאסעקונד XFEL איז אַ הויפּט דערגרייכונג אין אטאסעקונד וויסנשאַפֿט און טעכנאָלאָגיע, וואָס פארגרעסערט די בנימצא שפּיץ מאַכט מיט מער ווי זעקס אָרדערס פון מאַגניטוד קאַמפּערד צו בענטשטאָפּ X-שטראַל קוואלן.
פרייע עלעקטראָן לייזערסקען באַקומען פּולס ענערגיעס פיל אָרדערס פון מאַגניטוד העכער ווי די ספּאָנטאַנע עמיסיע מדרגה ניצן קאָלעקטיווע ינסטאַביליטי, וואָס איז געפֿירט דורך די קאַנטיניואַס ינטעראַקשאַן פון די ראַדיאַציע פעלד אין די רעלאַטיוויסטיש עלעקטראָן שטראַל און די מאַגנעטישע אָסילאַטאָר. אין די שווער X-שטראַל קייט (וועגן 0.01 נם צו 0.1 נם כוואַליע לענג), FEL איז אַטשיווד דורך באַנדל קאַמפּרעשאַן און פּאָסט-סאַטוראַטיאָן קאָונינג טעקניקס. אין די ווייך X-שטראַל קייט (וועגן 0.1 נם צו 10 נם כוואַליע לענג), FEL איז ימפּלאַמענטאַד דורך קאַסקייד פרעש-סלייס טעכנאָלאָגיע. לעצטנס, אַטאָסעקאָנד פּולסאַז מיט אַ שפּיץ מאַכט פון 100 GW זענען געמאלדן צו זיין דזשענערייטאַד ניצן די ענהאַנסט זיך-אַמפּליפייד ספּאָנטאַנע עמיסיע (ESASE) אופֿן.
די פֿאָרשונג־מאַנשאַפֿט האָט גענוצט אַ צוויי־שטאַפּל פֿאַרשטאַרקונג־סיסטעם באַזירט אויף XFEL צו פֿאַרשטאַרקן די ווייכע X־שטראַל־אַטאָסעקונד־פּולס־אויסגאַבע פֿון דער קאָהערענטער לינאַק.ליכט מקורצום TW לעוועל, א גרויסע פארבעסערונג איבער די באריכטעטע רעזולטאטן. די עקספערימענטאלע סעטאַפּ ווערט געוויזן אין פיגור 1. באַזירט אויף דער ESASE מעטאָדע, ווערט דער פאָטאָקאַטאָדע עמִיטער מאָדולירט צו באַקומען אַן עלעקטראָן שטראַל מיט אַ הויכן קראַנט שפּיץ, און ווערט גענוצט צו דזשענערירן אַטאָסעקונד X-שטראַל פּאַלסן. דער ערשטער פּולס איז ליגן ביים פראָנט ברעג פון דעם שפּיץ פון דעם עלעקטראָן שטראַל, ווי געוויזן אין דער אויבערשטער לינקער ווינקל פון פיגור 1. ווען דער XFEL דערגרייכט זעטיקונג, ווערט דער עלעקטראָן שטראַל פאַרהאַלטן אין באַצוג צו דעם X-שטראַל דורך אַ מאַגנעטישן קאָמפּרעסאָר, און דערנאָך אינטעראַקטירט דער פּולס מיטן עלעקטראָן שטראַל (פרישע רעפטל) וואָס ווערט נישט מאָדיפיצירט דורך דער ESASE מאָדולאַציע אָדער FEL לאַזער. צום סוף, ווערט אַ צווייטער מאַגנעטישער אַנדולאַטאָר גענוצט צו ווייטער אַמפּליפיצירן די X-שטראַלן דורך דער אינטעראַקציע פון אַטאָסעקונד פּאַלסן מיטן פרישן רעפטל.
פיג. 1 עקספערימענטאלע אפאראט דיאגראם; די אילוסטראציע ווייזט דעם לאנגיטודינאלן פאזע-פלאץ (צייט-ענערגיע דיאגראם פון דעם עלעקטראן, גרין), דעם שטראם-פראפיל (בלוי), און די שטראלונג וואס ווערט פראדוצירט דורך ערשט-ארדענונג פארשטארקונג (לילא). XTCAV, X-באנד טראנסווערס קאווטי; cVMI, קאאקסיאלע שנעלע מאפע בילד-סיסטעם; FZP, פרעזנעל באנד פלאטע ספעקטראמעטער
אלע אטאסעקונד פּולסן זענען געבויט פון ראַש, אַזוי יעדער פּולס האט אַנדערע ספּעקטראַל און צייט-דאָמעין אייגנשאַפטן, וואָס די פאָרשער האָבן אויסגעפאָרשט אין מער דעטאַל. אין טערמינען פון ספּעקטראַ, האָבן זיי גענוצט אַ פרעסנעל באַנד פּלאַטע ספּעקטראָמעטער צו מעסטן די ספּעקטראַ פון יחיד פּולסן ביי פאַרשידענע עקוויוואַלענט אַנדולאַטאָר לענגקטס, און געפונען אַז די ספּעקטראַ האָבן געהאלטן גלאַט כוואַליעפאָרמען אפילו נאָך צווייטיק אַמפּליפיקאַציע, וואָס ווייַזט אַז די פּולסן זענען געבליבן יונימאָדאַל. אין דער צייט דאָמעין, ווערט דער ווינקלדיקער פרינדזש געמאָסטן און די צייט דאָמעין כוואַליעפאָרמען פון דעם פּולס ווערט כאַראַקטעריזירט. ווי געוויזן אין פיגור 1, איז דער X-שטראַל פּולס אָוווערלאַפּט מיט דעם קייַלעכדיק פּאָלאַריזירטן ינפראַרעד לאַזער פּולס. די פאָטאָעלעקטראָנען יאָניזירט דורך דעם X-שטראַל פּולס וועלן פּראָדוצירן סטריקס אין דער ריכטונג פאַרקערט צו דעם וועקטאָר פּאָטענציעל פון דעם ינפראַרעד לאַזער. ווייַל די עלעקטרישע פעלד פון דעם לאַזער ראָטירט מיט דער צייט, ווערט די מאָמענטום פאַרשפּרייטונג פון דעם פאָטאָעלעקטראָן באַשטימט דורך דער צייט פון עלעקטראָן ימישאַן, און די שייכות צווישן דעם ווינקלדיקן מאָדע פון דער ימישאַן צייט און די מאָמענטום פאַרשפּרייטונג פון דעם פאָטאָעלעקטראָן ווערט געגרינדעט. די פאַרשפּרייטונג פון פאָטאָעלעקטראָן מאָמענטום ווערט געמאָסטן מיט אַ קאָאַקסיאַל שנעל מאַפּינג ימאַגינג ספּעקטראָמעטער. באַזירט אויף די פאַרשפּרייטונג און ספּעקטראַלע רעזולטאַטן, קען די צייט-דאָמעין כוואַליעפאָרם פון אַטאָסעקונד פּולסן רעקאָנסטרויִרט ווערן. פיגור 2 (אַ) ווייזט די פאַרשפּרייטונג פון פּולס געדויער, מיט אַ מעדיאַן פון 440 אַס. צום סוף, איז דער גאַז מאָניטאָרינג דעטעקטאָר געניצט געוואָרן צו מעסטן די פּולס ענערגיע, און דער סקאַטער פּלאַנע צווישן דער שפּיץ פּולס מאַכט און דער פּולס געדויער ווי געוויזן אין פיגור 2 (ב) איז קאַלקיאַלייטיד געוואָרן. די דריי קאָנפיגוראַציעס קאָרעספּאָנדירן צו פאַרשידענע עלעקטראָן שטראַל פאָקוסינג באדינגונגען, וועווער קאָונינג באדינגונגען און מאַגנעטישע קאַמפּרעסער פאַרהאַלטונג באדינגונגען. די דריי קאָנפיגוראַציעס האָבן געגעבן דורכשניטלעך פּולס ענערגיעס פון 150, 200, און 260 µJ, ריספּעקטיוולי, מיט אַ מאַקסימום שפּיץ מאַכט פון 1.1 TW.
פיגור 2. (א) פארטיילונג היסטאגראם פון האלב-הייך פול ברייט (FWHM) פולס געדויער; (ב) סקאַטער פּלאַנעווען קארעספאנדירנדיק צו שפּיץ מאַכט און פולס געדויער
דערצו, האט די שטודיע אויך צום ערשטן מאל באמערקט דעם פענאמען פון סאליטאן-ענלעכער סופערעמיסיע אין דער X-שטראַל בענד, וואס דערשיינט ווי א קאנטינעווערליכע פולס פארקורצונג בעת פארגרעסערונג. דאס ווערט פאראורזאַכט דורך א שטארקע אינטעראקציע צווישן עלעקטראנען און שטראלונג, מיט ענערגיע וואס ווערט שנעל טראנספערירט פון דעם עלעקטראן צום קאפ פון דעם X-שטראַל פולס און צוריק צום עלעקטראן פון דעם עק פון דעם פולס. דורך א טיפע שטודיע פון דעם פענאמען, ווערט ערווארטעט אז X-שטראַל פולסן מיט קירצערע געדויער און העכערע שפיץ-מאַכט קענען ווייטער רעאליזירט ווערן דורך פארלענגערן דעם סופערשטראַלונג פארגרעסערונג פראצעס און אויסנוצן פולס פארקורצונג אין סאליטאן-ענלעכן מאָדוס.
פּאָסט צייט: 27סטן מײַ, 2024