首页 光线也能够循环?使用循环的X射线,完成发生高质量的激光脉冲!

光线也能够循环?使用循环的X射线,完成发生高质量的激光脉冲!

自1960年西奥多·迈曼发明出世界上榜首台红外激光器以来,物理学家们一向愿望发生能够勘探超短和超快标准细小原子和分子的X射线激光脉冲。这一愿望总算在2009年完结,其时世界上榜首台硬X射线自由电子激光…

自1960年西奥多·迈曼发明出世界上榜首台红外激光器以来,物理学家们一向愿望发生能够勘探超短和超快标准细小原子和分子的X射线激光脉冲。这一愿望总算在2009年完结,其时世界上榜首台硬X射线自由电子激光器(XFEL),在美国能源部SLAC国家加速器试验室的直线加速器相干光源(LCLS)发生了榜首束这样的光,LCLS和其他XFEL在其正常作业形式下的一个约束。

这是每个脉冲具有稍微不同的波长散布,并且在脉冲长度和强度上或许存在可变性,有各种办法能够处理这一约束,包含在特定波长“耕种”激光器,但这些办法依然达不到传统激光器的波长纯度。现在,SLAC科学家正在开发一种微型设备,受光学激光启示的办法,在LCLS上发生更高质量的X射线脉冲。新仪器能够扩展X射线激光的掩盖规模,在生物、化学、资料科学和物理等范畴拓荒新的试验途径。

其研讨的最新发现宣布在《美国国家科学院院刊》上。加州大学洛杉矶分校(UCLA)闻名的物理学名誉教授,研讨的合著者克劳迪奥·佩莱格里尼说:跟着X射线科学在未来几十年持续前进,咱们需求开端考虑更好的技能。其研讨为LCLS的开发奠定了科学根底,现在的X射线脉冲质量或许暂时有用,但为了持续在该范畴取得发展,有必要不断幻想发明更好X射线脉冲的新的、更好的办法。

循环办法

简直每个光学激光器的中心都有一个振荡器,它引导光子经过围绕着所谓增益介质的一系列镜面反射,增益介质是一种用于扩大光的资料,在每个环路发生越来越强的光束。终究,释放出单色的全相干激光束。本研讨的方针是规划一种能够与X射线一同作业的激光振荡器,这是激光范畴的一个长时间应战。在这个提议的设备中,研讨人员首先从LCLS沿着光束线向下发射一个初始X射线脉冲。

这种脉冲经过液体射流,在那里发生激起的原子,发生少数朝同一方向移动的不同色彩的辐射。该激光脉冲经过环路牌子的一系列反射镜反射。完结循环后,该脉冲与来自LCLS的第二个X射线脉冲结合,发生更亮的激光脉冲,然后进行相同的循环。这一进程重复了几回,每一次循环,激光脉冲都会增强,变得愈加相干。在最终一个循环期间,快速切换其间一个反射镜,答应该激光脉冲退出。

虽小但强壮

成果将是发生一个彻底相干的X射线激光脉冲,它比独自运用XFEL发生的脉冲更亮更纯。该项目取得美国能源部赞助为期三年研讨的一部分,跟着团队持续开发该设备,他们将在行将到来的试验运转中开端在LCLS测验它。该研讨的合著者、SLAC的出色职工科学家乌韦·伯格曼(Uwe Bergmann)说:咱们的方针是在LCLS制作一台微型仪器,供给最高质量的X射线激光脉冲。

并以史无前例的精度在原子和分子水平上勘探物质,LCLS还有别的两个正在进行的研讨项目XFELO和Rafel,旨在供给带有振荡器的准确X射线激光脉冲,一起正在与能源部阿贡国家试验室和工业合作伙伴经过能源部资金合作开发的项目。这个微型型设备将弥补这些更大的仪器及其功能,这项研讨将在未来几十年为LCLS供给令人兴奋的研讨时机。

博科园|研讨/来自:SLAC国家加速器试验室

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