Lasair cuisle X-ghath attosecond clas TW

Lasair cuisle X-ghath attosecond clas TW
X-ghath Attosecondlaser cuislele cumhachd àrd agus fad cuisle goirid, is iad sin an iuchair airson speactroscopaidh neo-loidhneach ultra-luath agus ìomhaighean diffraction X-ghath a choileanadh. Chleachd an sgioba rannsachaidh anns na Stàitean Aonaichte sreath de dhà ìreLasairean dealanach saor bho ghathan-Xgus cuislean attosecond fa leth a thoirt a-mach. An coimeas ri aithisgean a th’ ann mar-thà, tha cumhachd as àirde cuibheasach nam cuislean air a mheudachadh le òrdugh meudachd, is e 1.1 TW an cumhachd as àirde as àirde, agus tha an lùth meadhanach nas motha na 100 μJ. Tha an sgrùdadh cuideachd a’ toirt seachad fianais làidir airson giùlan rèididheachd-sàr coltach ri soliton anns an raon X-ghath.Lasairean àrd-lùthaair mòran raointean rannsachaidh ùra a bhrosnachadh, a’ gabhail a-steach fiosaig àrd-achaidh, speactroscopaidh attosecond, agus luathaichean mìrean laser. Am measg gach seòrsa lasers, tha ghathan-X air an cleachdadh gu farsaing ann am breithneachadh meidigeach, lorg lochtan gnìomhachais, sgrùdadh sàbhailteachd agus rannsachadh saidheansail. Faodaidh an laser saor-dealanach X-ghath (XFEL) cumhachd as àirde nan ghathan-X a mheudachadh grunn òrdughan meud an taca ri teicneòlasan gineadh ghathan-X eile, agus mar sin a’ leudachadh cleachdadh ghathan-X gu raon speactroscopaidh neo-loidhneach agus ìomhaighean diffraction aon-mhìrean far a bheil feum air cumhachd àrd. Tha an XFEL attosecond soirbheachail o chionn ghoirid na choileanadh mòr ann an saidheans agus teicneòlas attosecond, ag àrdachadh a’ chumhachd as àirde a tha ri fhaighinn barrachd air sia òrdughan meud an taca ri stòran ghathan-X beingidh.

Lasairean dealanach an-asgaidhfaodaidh lùths cuisle fhaighinn mòran òrdughan meudachd nas àirde na an ìre sgaoilidh spontaneous le bhith a’ cleachdadh neo-sheasmhachd còmhla, a tha air adhbhrachadh leis an eadar-obrachadh leantainneach eadar an raon rèididheachd anns a’ ghath electron coimeasach agus an oscillator magnetach. Anns an raon X-ghath cruaidh (mu thonn-fhaid 0.01 nm gu 0.1 nm), tha FEL air a choileanadh le dòighean teannachaidh pasgan agus cònaidh iar-shàthaidh. Anns an raon X-ghath bog (mu thonn-fhaid 0.1 nm gu 10 nm), tha FEL air a chur an gnìomh le teicneòlas easgach ùr-slice. O chionn ghoirid, chaidh aithris gu bheil cuislean attosecond le cumhachd as àirde de 100 GW air an gineadh a’ cleachdadh an dòigh sgaoilidh spontaneous fèin-leasaichte leasaichte (ESASE).

Chleachd an sgioba rannsachaidh siostam leudachaidh dà-ìre stèidhichte air XFEL gus toradh cuisle attosecond bog-X-ghath bhon linac co-leanailteach a mheudachadh.stòr solaischun ìre TW, leasachadh òrdugh meudachd thairis air na toraidhean a chaidh aithris. Tha an suidheachadh deuchainneach air a shealltainn ann am Figear 1. Stèidhichte air an dòigh ESASE, tha an emitter photocathode air a mhodachadh gus gath electron fhaighinn le spìc sruth àrd, agus tha e air a chleachdadh gus cuislean X-ghathan attosecond a ghineadh. Tha a’ chiad chuisle suidhichte aig oir aghaidh spìc a’ ghath electron, mar a chithear anns an oisean gu h-àrd air an taobh chlì de Figear 1. Nuair a ruigeas an XFEL sàthaichte, tha gath electron air a chuir dheth an coimeas ris an X-ghath le inneal-teannachaidh magnetach, agus an uairsin bidh a’ chuisle ag eadar-obrachadh leis a’ ghath electron (sliseag ùr) nach eil air atharrachadh leis a’ mhodachadh ESASE no laser FEL. Mu dheireadh, thathas a’ cleachdadh dàrna tonn-dùmhlaiche magnetach gus na X-ghathan a mheudachadh tuilleadh tro eadar-obrachadh cuislean attosecond leis an t-sliseag ùr.

FIG. 1 Diagram inneal deuchainneach; Tha an dealbh a’ sealltainn an àite ìre fad-ùine (diagram ùine-lùth an dealanach, uaine), pròifil an t-sruth (gorm), agus an rèididheachd a chaidh a thoirt gu buil le leudachadh ciad-òrdugh (purpaidh). XTCAV, cuas transverse còmhlan-X; cVMI, siostam ìomhaighean mapadh luath co-aiseach; FZP, speactrometer truinnsear còmhlan Fresnel

Tha a h-uile cuisle attosecond air a thogail à fuaim, agus mar sin tha feartan speactram agus raon-ùine eadar-dhealaichte aig gach cuisle, a rannsaich an luchd-rannsachaidh nas mionaidiche. A thaobh speactra, chleachd iad speactramadair truinnsear còmhlan Fresnel gus speactra cuislean fa leth a thomhas aig diofar fhaid tonn-dùblachaidh co-ionann, agus fhuair iad a-mach gun do chùm na speactra sin tonn-chruthan rèidh eadhon às deidh leudachadh àrd-sgoile, a’ nochdadh gun do dh’fhan na cuislean unimodal. Anns an raon-ùine, thathas a’ tomhas an iomall ceàrnach agus thathas a’ comharrachadh tonn-chruth raon-ùine na cuisle. Mar a chithear ann am Figear 1, tha cuisle X-ghath air a chòmhdach leis a’ chuisle laser infridhearg polarichte gu cruinn. Bidh na foto-electronan air an ianachadh leis a’ chuisle X-ghath a’ toirt a-mach sreathan anns an taobh mu choinneamh comas vectar an laser infridhearg. Leis gu bheil raon dealain an laser a’ cuairteachadh le ùine, tha sgaoileadh momentum an foto-electron air a dhearbhadh le ùine sgaoileadh electron, agus tha an dàimh eadar modh ceàrnach ùine an sgaoilidh agus sgaoileadh momentum an foto-electron air a stèidheachadh. Tha sgaoileadh momentum foto-electron air a thomhas a’ cleachdadh speactramadair ìomhaighean mapadh luath coaxial. Stèidhichte air an t-sgaoileadh agus na toraidhean speactram, faodar tonn-chruth raon-ùine cuislean attosecond ath-thogail. Tha Figear 2 (a) a’ sealltainn sgaoileadh fad cuisle, le meadhan de 440 mar. Mu dheireadh, chaidh an lorgaire sgrùdaidh gas a chleachdadh gus lùth na cuisle a thomhas, agus chaidh am plota sgapte eadar cumhachd na cuisle as àirde agus fad na cuisle mar a chithear ann am Figear 2 (b) obrachadh a-mach. Tha na trì rèiteachaidhean a’ freagairt ri diofar shuidheachaidhean fòcas beam electron, suidheachaidhean cònaidh waver agus suidheachaidhean dàil compressor magnetach. Thug na trì rèiteachaidhean lùth cuisle cuibheasach de 150, 200, agus 260 µJ, fa leth, le cumhachd as àirde de 1.1 TW.

Figear 2. (a) Histogram sgaoilidh fad cuisle leth-àirde Làn-leud (FWHM); (b) Plota sgapte a tha a’ freagairt ri cumhachd as àirde agus fad cuisle

A bharrachd air an sin, mhothaich an sgrùdadh airson a’ chiad uair iongantas sár-sgaoilidh coltach ri soliton anns a’ chòmhlan X-ghath, a nochdas mar ghiorrachadh cuisle leantainneach rè iomadachadh. Tha e air adhbhrachadh le eadar-obrachadh làidir eadar dealanan agus rèididheachd, le lùth air a ghluasad gu luath bhon dealan gu ceann cuisle X-ghath agus air ais chun dealan bho earball na cuisle. Tro sgrùdadh domhainn air an iongantas seo, thathar an dùil gun gabh cuislean X-ghath le fad nas giorra agus cumhachd as àirde a thoirt gu buil nas fhaide le bhith a’ leudachadh a’ phròiseas iomadachaidh sàr-rèididheachd agus a’ gabhail brath air giorrachadh cuisle ann am modh coltach ri soliton.