Clas TW laser cuisle attosecond X-ray

Clas TW laser cuisle attosecond X-ray
Attosecond X-raylaser cuislele cumhachd àrd agus fad cuisle goirid an dòigh as fheàrr airson speactroscopaidh neo-loidhneach ultrafast agus ìomhaighean sgaraidh X-ray a choileanadh. Chleachd an sgioba rannsachaidh anns na Stàitean Aonaichte casgade de dhà ìreX-ray lasers saor an asgaidhgus buillean attosecond air leth a thoirt a-mach. An coimeas ris na h-aithisgean a th’ ann mar-thà, tha cumhachd stùc cuibheasach nam buillean air a mheudachadh le òrdugh meudachd, is e an cumhachd stùc as àirde 1.1 TW, agus tha an lùth meadhanach nas àirde na 100 μJ. Tha an sgrùdadh cuideachd a 'toirt seachad fianais làidir airson giùlan superradiation coltach ri soliton ann an raon X-ray.Lasers àrd-lùthair mòran raointean rannsachaidh ùra a stiùireadh, a’ gabhail a-steach fiosaig àrd-raoin, speactroscopaidh attosecond, agus luathaichean gràin laser. Am measg a h-uile seòrsa de leusair, tha X-ghathan air an cleachdadh gu farsaing ann am breithneachadh meidigeach, lorg locht gnìomhachais, sgrùdadh sàbhailteachd agus rannsachadh saidheansail. Faodaidh an leusair saor-dealanach X-ray (XFEL) an cumhachd X-ray as àirde àrdachadh le grunn òrdughan meudachd an coimeas ri teicneòlasan gineadh X-ray eile, agus mar sin a’ leudachadh cleachdadh X-ghathan gu raon speactroscopaidh neo-loidhneach agus aon-ghathan. ìomhaighean eadar-dhealachadh mìrean far a bheil feum air cumhachd àrd. Tha an attosecond XFEL soirbheachail o chionn ghoirid na phrìomh choileanadh ann an saidheans agus teicneòlas atttosecond, ag àrdachadh a’ chumhachd as àirde a tha ri fhaighinn le barrachd air sia òrdughan meudachd an coimeas ri stòran X-ray benchtop.

Lèigheil lasers saor an asgaidhcomasach air lùths cuisle fhaighinn mòran òrdughan meudachd nas àirde na an ìre sgaoilidhean gun spionnadh a’ cleachdadh neo-sheasmhachd cruinneachaidh, a tha air adhbhrachadh le eadar-obrachadh leantainneach an raoin rèididheachd anns an beam dealanach relativistic agus an oscillator magnetach. Anns an raon cruaidh X-ray (timcheall air 0.01 nm gu tonn-tonn 0.1 nm), tha FEL air a choileanadh le teannachadh bundle agus dòighean cònachaidh iar-saturation. Anns an raon X-ray bog (timcheall air tonn-tonn 0.1 nm gu 10 nm), tha FEL air a chuir an gnìomh le teicneòlas sliseag ùr cascade. O chionn ghoirid, chaidh aithris gun deach buillean attosecond le cumhachd as àirde de 100 GW a chruthachadh a’ cleachdadh an dòigh sgaoilidhean spontaneous fèin-leasaichte (ESASE).

Chleachd an sgioba rannsachaidh siostam leudachaidh dà-ìre stèidhichte air XFEL gus an toradh bog X-ray attosecond Pulse àrdachadh bhon linac co-fhreagarrach.stòr solaisgu ìre TW, òrdugh meudachaidh thairis air toraidhean a chaidh aithris. Tha an suidheachadh deuchainneach air a shealltainn ann am Figear 1. Stèidhichte air an dòigh ESASE, tha an emitter photocatode air a mhodaladh gus beam dealanach fhaighinn le spìc àrd-shruth, agus tha e air a chleachdadh gus buillean X-ray attosecond a ghineadh. Tha a’ chiad chuisle suidhichte aig oir aghaidh spìc an beam dealanach, mar a chithear san oisean gu h-àrd air an taobh chlì de Figear 1. Nuair a ruigeas an XFEL sùghaidh, thèid dàil a chuir air an beam dealanach an coimeas ris an X-ray le compressor magnetach, agus an uairsin bidh an cuisle ag eadar-obrachadh leis an beam dealanach (sliseag ùr) nach eil air atharrachadh le modaladh ESASE no laser FEL. Mu dheireadh, thathas a’ cleachdadh dàrna inneal-sgaoilidh magnatach gus na X-ghathan a mheudachadh tro bhith ag eadar-obrachadh buillean attosecond leis an t-sliseag ùr.

FIG. 1 Diagram inneal deuchainneach; Tha an dealbh a’ sealltainn farsaingeachd ìre fad-ùine (diagram lùth-ùine den dealanan, uaine), a’ phròifil gnàthach (gorm), agus an rèididheachd air a thoirt a-mach le leudachadh ciad-òrdugh (purpaidh). XTCAV, cuas transverse X-band; cVMI, siostam ìomhaighean mapaidh luath coaxial; FZP, speactrometer truinnsear còmhlan Fresnel

Tha a h-uile buillean attosecond air an togail bho fhuaim, agus mar sin tha feartan speactram agus raon-ama eadar-dhealaichte aig gach cuisle, a rinn an luchd-rannsachaidh sgrùdadh nas mionaidiche. A thaobh speactra, chleachd iad speactrometer truinnsear còmhlan Fresnel gus speactra buillean fa leth a thomhas aig diofar fhaid undulator co-ionann, agus lorg iad gu robh na speuran sin a’ cumail suas tonnan rèidh eadhon às deidh leudachadh àrd-sgoile, a’ nochdadh gun robh na buillean fhathast gun samhail. Anns an raon ùine, tha an iomall ceàrnach air a thomhas agus tha cruth tonn raon ùine na cuisle air a chomharrachadh. Mar a chithear ann am Figear 1, tha an cuisle X-ray air a chuartachadh leis a’ chuisle laser infridhearg a tha cruinn polarichte. Bidh na photoelectrons a tha air an ionachadh leis a’ chuisle X-ray a’ toirt a-mach sreathan anns an taobh mu choinneamh comas vectar an leusair infridhearg. Leis gu bheil raon dealain an leusair a ’cuairteachadh le ùine, tha cuairteachadh momentum an photoelectron air a dhearbhadh a rèir àm sgaoileadh dealanach, agus tha an dàimh eadar modh ceàrnach an ùine sgaoilidhean agus cuairteachadh momentum an photoelectron air a stèidheachadh. Tha cuairteachadh momentum photoelectron air a thomhas a’ cleachdadh speactrometer ìomhaigh mapaidh luath coaxial. Stèidhichte air na toraidhean cuairteachaidh agus speactram, faodar cruth tonn raon-ùine de bhuillean attosecond ath-chruthachadh. Tha Figear 2 (a) a’ sealltainn cuairteachadh fad na cuisle, le meadhan de 440 mar. Mu dheireadh, chaidh an lorgaire sgrùdaidh gas a chleachdadh gus lùth cuisle a thomhas, agus chaidh a’ phlota sgapaidh eadar an cumhachd buille as àirde agus fad na cuisle mar a chithear ann am Figear 2 (b) a thomhas. Tha na trì rèiteachaidhean a’ freagairt ri diofar shuidheachaidhean fòcas beam dealanach, suidheachaidhean coning waver agus suidheachaidhean dàil compressor magnetach. Thug na trì rèiteachaidhean lùths cuisle cuibheasach de 150, 200, agus 260 µJ, fa leth, le cumhachd stùc as àirde de 1.1 TW.

Figear 2. (a) Histogram sgaoilidh leth-àirde Fad cuisle làn leud (FWHM); (b) Cuilbheart sgapaidh a rèir cumhachd stùc agus fad cuisle

A bharrachd air an sin, thug an sgrùdadh cuideachd fa-near airson a’ chiad uair an t-iongantas a thaobh superemission coltach ri soliton anns a ’chòmhlan X-ray, a tha a’ nochdadh mar ghiorrachadh cuisle leantainneach aig àm leudachaidh. Tha e air adhbhrachadh le eadar-obrachadh làidir eadar dealanan agus rèididheachd, le lùth air a ghluasad gu luath bhon dealanan gu ceann buille X-ray agus air ais chun dealan bho earball na cuisle. Tro sgrùdadh domhainn air an iongantas seo, thathas an dùil gun tèid buillean X-ray le ùine nas giorra agus cumhachd stùc nas àirde a thoirt gu buil le bhith a’ leudachadh pròiseas leudachaidh superradiation agus a’ gabhail brath air giorrachadh cuisle ann am modh coltach ri soliton.