Lazera nebza rontgenê ya pola TW-atosecond

Lazera nebza rontgenê ya pola TW-atosecond
X-radyoya Attosecondlaser nebzabi hêza bilind û dirêjahiya nebza kurt re mifteya bidestxistina spektroskopiya nehêlî ya ultralez û wênekêşiya dabeşkirina tîrêjê ye. Tîma lêkolînê ya li Dewletên Yekbûyî kaskadek du qonax bikar anîLazerên elektronên bêpere yên tîrêjêku pêlên attosecondê yên veqetandî derxînin. Li gorî raporên heyî, hêza lûtkeya navînî ya pêlşan bi fermanek mezinahiyê zêde dibe, hêza lûtkeya herî zêde 1,1 TW e, û enerjiya navîn ji 100 μJ zêdetir e. Lêkolîn di heman demê de delîlên xurt ji bo tevgera superradyasyonê ya mîna soliton di qada tîrêjê de peyda dike.Laserên enerjiya bilindgelek qadên nû yên lêkolînê derxistine, di nav de fîzîka qada bilind, spektroskopiya attosecondê, û lezkerên perçeyên lazer. Di nav her cûre lazeran de, tîrêjên X bi berfirehî di teşhîsa bijîjkî, tespîtkirina xeletiyên pîşesaziyê, vekolîna ewlehiyê û lêkolîna zanistî de têne bikar anîn. Lazera tîrêjê ya azad-elektron (XFEL) dikare li gorî teknolojiyên din ên hilberîna tîrêjê X-tîrêjê hêza tîrêjê ya lûtkeyê bi çend rêzikên mezinbûnê zêde bike, bi vî rengî sepana tîrêjên X-ê li qada spektroskopiya nehêl û yek-alî berfireh dike. wênekêşiya perçebûna perçeyan li cihê ku hêza zêde hewce ye. Attoseconda serketî ya dawî ya XFEL di zanist û teknolojiyên attosecondê de serkeftinek girîng e, li gorî çavkaniyên tîrêjên X-ê yên benchtop hêza lûtkeya berdest bi zêdetirî şeş rêzên mezinahiyê zêde dike.

Laser elektronên belaşdikare bi karanîna bêîstîqrariya kolektîf, ku ji ber pêwendiya domdar a qada tîrêjê ya di tîra elektronê ya relativîst û oscilatora magnetîkî de, gelek rêzikên mezinahiyê ji asta emîsyona spontan bilindtir bi dest bixe. Di rêza tîrêjên X-ya hişk de (nêzîkî 0,01 nm heya 0,1 nm dirêjahiya pêlê), FEL bi teknîkên guheztina tîrêjê û piştî têrbûnê tê bidestxistin. Di rêza tîrêjê X-ya nerm de (nêzîkî 0,1 nm heya 10 nm dirêjahiya pêlê), FEL ji hêla teknolojiya nû-slice cascade ve tête bicîh kirin. Di van demên dawî de, pêlên attosecond ên bi hêzek lûtkeya 100 GW hatine ragihandin ku bi karanîna rêbaza veguheztina spontan a xwe-hêzkirî (ESASE) têne çêkirin.

Tîma lêkolînê pergalek bihêzkirina du-qonaxê ya ku li ser bingeha XFEL-ê ye bikar anî da ku hilbera nebza tîrêjê ya nerm a atotosekonda ji hevrêziya lînakê zêde bike.çavkaniya ronahiyêdi asta TW de, rêzek mezinbûnê li ser encamên ragihandinê çêtir bûye. Sazkirina ceribandinê di jimar 1-ê de tê xuyang kirin. Li ser bingeha rêbaza ESASE, emitera fotokatodê ji bo bidestxistina tîrêjek elektronîkî ya bi tîrêjek tîrêjê ya bilind tê modul kirin, û ji bo hilberîna pêlên tîrêjê yên attosecondê tê bikar anîn. Nebza destpêkê li kêleka pêşî ya tîrêjê ya elektronê ye, wekî ku li quncikê çepê yê jorîn ê Figure 1-ê tê nîşandan. û dûv re pêl bi tîrêjê elektronîkî (parçeyek nû) ku ji hêla modulasyona ESASE an lazera FEL ve nayê guheztin re têkildar dibe. Di dawiyê de, undulatorek magnetîkî ya duyemîn tê bikar anîn da ku tîrêjên X-ê bi pêwendiya pêlên attosecondê bi perçeya nû re zêde bike.

KEMAN. 1 Diagrama cîhaza ezmûnî; Nîşan cîhê qonaxa dirêjî (şeyara dem-enerjiyê ya elektronê, kesk), profîla niha (şîn), û tîrêjê ku ji hêla zêdekirina rêza yekem ve hatî hilberandin (binefşî) nîşan dide. XTCAV, X-band cavity transverse; cVMI, pergala wênekirina nexşeya bilez a hevoksîal; FZP, spektrometera plakaya banda Fresnel

Hemî pêlên attosecondê ji dengan têne çêkirin, ji ber vê yekê her pêl xwedan taybetmendiyên spektral û qada-dema cihê ye, ku lêkolîner bi hûrgulî vekolîn kirin. Di warê spektrêyan de, wan spektrometerek plakaya band Fresnel bikar anîn da ku spektrayên pêlên kesane yên di dirêjahiyên cûda yên hevwate yên undulator de bipîvin, û dîtin ku van spektran şeklên pêlên xweş diparêzin tewra piştî zêdekirina duyemîn jî, ev destnîşan dike ku pêl yekdeng mane. Di qada demê de, perdeya goşeyî tê pîvandin û forma pêla qada demê ya pêlê tê destnîşan kirin. Wekî ku di xêza 1-ê de tê xuyang kirin, nebza tîrêjê ya X-ê bi pêla lazerê ya infrasor a dorhêlî ya polarîzekirî re hevgirtî ye. Fotoelektronên ku ji hêla pêla tîrêjê ya X-ê ve têne îyonkirin, dê li hember potansiyela vektorî ya lazera infrasor xêzikan çêkin. Ji ber ku qada elektrîkê ya lazerê bi demê re dizivire, belavkirina momentumê ya fotoelektronê ji hêla dema weşana elektronê ve tê destnîşankirin, û têkiliya di navbera moda goşeyî ya dema belavbûnê û belavkirina leza fotoelektronê de tê saz kirin. Dabeşkirina leza fotoelektronê bi karanîna spektrometerek wênekêşana nexşeya bilez a hevoksîal tê pîvandin. Li ser bingeha dabeşkirin û encamên spektral, forma pêla-domîna dem-demê ya pêlên attosecondê dikare ji nû ve were çêkirin. Xiflteya 2 (a) belavkirina dirêjahiya nebşê nîşan dide, bi navgîniya 440 wekî. Di dawiyê de, detektora çavdêriya gazê ji bo pîvandina enerjiya pêlê hate bikar anîn, û nexşeya belavbûna di navbera hêza pêla pêlê û dirêjahiya pêlê de wekî ku di jimar 2 (b) de tê xuyang kirin hate hesibandin. Sê konfigurasyon bi şert û mercên cihêreng ên balkişandina tîrêjê elektronîkî, şert û mercên guheztina guheztinê û şertên derengiya kompresora magnetîkî re têkildar in. Sê konfigurasyonan bi rêzê ve bi rêzê ve enerjiya pulsê ya navînî 150, 200, û 260 μJ, bi hêza herî bilind a 1,1 TW peyda kirin.

Wêne 2. (a) Hîstograma belavkirinê ya nîv-bilindî (FWHM) dirêjahiya pêlê; (b) Pîvana belavbûnê ya ku bi hêza lûtkeyê û dirêjahiya pulsê re têkildar e

Wekî din, lêkolînê di heman demê de ji bo yekem car diyardeya superemîsyona mîna solîtonê di bendika tîrêjê de dît, ku di dema zêdebûnê de wekî kurtbûna nebza domdar xuya dike. Ew ji ber têkiliyek bihêz a di navbera elektron û tîrêjê de çêdibe, digel ku enerjî bi lez ji elektronê tê veguheztin serê nebza tîrêjê ya X-ê û ji dûvê pêlê vedigere elektronê. Di nav lêkolîna kûr a vê diyardeyê de, tê pêşbînîkirin ku pêlên tîrêjê yên bi dirêjahiya kurttir û hêza lûtkeya bilindtir bi dirêjkirina pêvajoya zêdekirina superradyasyonê û sûdwergirtina ji kurtkirina pulsê di moda mîna soliton de bêtir werin fêhm kirin.