Lésà ìlù pulse X-ray class attosecond TW class

Lésà ìlù pulse X-ray class attosecond TW class
X-ray Attosecondlesa pulsepẹ̀lú agbára gíga àti àkókò ìlù kúkúrú ni kọ́kọ́rọ́ láti ṣe àṣeyọrí ìwòran tí kì í ṣe líníà àti àwòrán ìfọ́mọ́ra X-ray. Àwọn olùwádìí ní Amẹ́ríkà lo àkójọpọ̀ ìpele méjì.Àwọn lésà oníná ẹlẹ́ktrọ́nù tí kò ní ray X-rayláti mú àwọn ìlù attosecond discrete jáde. Ní ìfiwéra pẹ̀lú àwọn ìròyìn tó wà tẹ́lẹ̀, agbára ìlù a máa pọ̀ sí i nípa ìtẹ̀lé ìwọ̀n, agbára ìlù a máa pọ̀ sí i ní ìwọ̀n tó pọ̀ jùlọ jẹ́ 1.1 TW, àti agbára àárín jẹ́ ju 100 μJ lọ. Ìwádìí náà tún fúnni ní ẹ̀rí tó lágbára fún ìwà superradiation bíi soliton nínú pápá X-ray.Àwọn lésà agbára gígati ṣe àgbékalẹ̀ ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn agbègbè tuntun ti ìwádìí, títí bí ìmọ̀-ẹ̀rọ gíga-ayé, ìṣàfihàn attosecond, àti àwọn ohun èlò ìfàsẹ́yìn particle laser. Láàrín gbogbo irú àwọn laser, a ń lo X-rays ní pàtàkì nínú ìwádìí ìṣègùn, wíwá àbùkù ilé-iṣẹ́, àyẹ̀wò ààbò àti ìwádìí ìmọ̀-ẹ̀rọ. Lésà X-ray free-electron (XFEL) le mu agbára X-ray tó ga jùlọ pọ̀ sí i nípa ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìpele ìtóbi ní ìfiwéra pẹ̀lú àwọn ìmọ̀-ẹ̀rọ ìran X-ray mìíràn, nípa bẹ́ẹ̀, ó ń fa lílo X-rays sí pápá ìṣàfihàn nonlinear àti àwòrán ìyípadà particle kan níbi tí a ti nílò agbára gíga. XFEL attosecond tó ṣe àṣeyọrí láìpẹ́ yìí jẹ́ àṣeyọrí pàtàkì nínú ìmọ̀-ẹ̀rọ àti ìmọ̀-ẹ̀rọ attosecond, ó ń mú agbára tó ga jùlọ tó wà pọ̀ sí i nípa lílo agbára tó ju ìtóbi mẹ́fà lọ ní ìfiwéra pẹ̀lú àwọn orísun X-ray benchtop.

Awọn lesa elekitironi ọfẹle gba agbara pulse ọpọlọpọ awọn ipele ti iwọn ti o ga ju ipele itujade lasan lọ nipa lilo aiṣedeede apapọ, eyiti o jẹ nitori ibaraenisepo ti nlọ lọwọ ti aaye itankalẹ ninu itanna elekitironi relativistic ati oscillator oofa. Ninu ibiti X-ray lile (nipa 0.01 nm si 0.1 nm wavelength), a ṣe aṣeyọri FEL nipasẹ titẹpọ lapapo ati awọn imuposi coning lẹhin-saturation. Ninu ibiti X-ray rirọ (nipa 0.1 nm si 10 nm wavelength), a ṣe imuse FEL nipasẹ imọ-ẹrọ cascade fresh-slice. Laipẹ yii, a ti royin pe awọn attosecond pulses pẹlu agbara oke ti 100 GW ni a ṣe ni lilo ọna itusilẹ ara-ẹni ti a mu dara si (ESASE).

Àwọn olùwádìí náà lo ètò ìgbóná-ẹ̀rọ ìpele méjì tí a gbé kalẹ̀ lórí XFEL láti mú kí ìjáde pulse X-ray attosecond tó rọ̀ láti inú linac coherent pọ̀ sí i.orisun inasí ìpele TW, ìdàgbàsókè ìwọ̀n lórí àwọn àbájáde tí a ròyìn. Ètò ìdánwò náà hàn nínú Àwòrán 1. Ní ìbámu pẹ̀lú ọ̀nà ESASE, a ṣe àtúnṣe ohun tí ó ń yọ photocathode emitter láti gba ìpele elekitironi pẹ̀lú ìpele ìṣàn gíga, a sì lò ó láti ṣe àwọn ìpele X-ray attosecond. Ìpele ìṣáájú wà ní etí iwájú ìpele ìpele elekitironi, gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn ní igun òsì òkè ti Àwòrán 1. Nígbà tí XFEL bá dé ìtóbi, ìpele elekitironi náà a máa pẹ́ ní ìbámu pẹ̀lú X-ray nípasẹ̀ compressor magnetic, lẹ́yìn náà ìpele náà a máa bá ìpele elekitironi (ìpele tuntun) tí kò ní ìyípadà nípasẹ̀ modulation ESASE tàbí lesa FEL. Níkẹyìn, a lo undulator magnetic kejì láti túbọ̀ mú àwọn X-ray pọ̀ sí i nípasẹ̀ ìbáṣepọ̀ àwọn ìpele attosecond pẹ̀lú ìpele tuntun.

ÀWÒRÁN 1 Àwòrán ẹ̀rọ ìdánwò; Àwòrán náà fi ààyè ìpele gígùn hàn (àwòrán agbára àkókò ti elekitironi, aláwọ̀ ewé), àwòrán ìsinsìnyí (bulu), àti ìtànṣán tí a ṣe láti ọwọ́ ìtẹ̀síwájú àkọ́kọ́ (àwọ̀ elése àlùkò). XTCAV, ihò transverse X-band; cVMI, ètò àwòrán kíákíá coaxial; FZP, Fresnel band spectrometer

A kọ́ gbogbo ìlù attosecond láti inú ariwo, nítorí náà ìlù kọ̀ọ̀kan ní àwọn ànímọ́ ìlù àti àkókò-àkójọpọ̀ ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀, èyí tí àwọn olùwádìí ṣe àwárí ní kíkún sí i. Ní ti ìlù, wọ́n lo spectrometer àwo Fresnel láti wọn ìlù kọ̀ọ̀kan ní àwọn gígùn undulator tó dọ́gba, wọ́n sì rí i pé àwọn ìlù wọ̀nyí ń pa àwọn ìlù mọ́lẹ̀ dáadáa kódà lẹ́yìn ìlọsókè kejì, èyí tó fihàn pé àwọn ìlù náà dúró ní ìpele kan náà. Ní agbègbè àkókò, a wọn ìlù angular àti ìlù àkókò-àkójọpọ̀ ti ìlù náà. Gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn ní Àwòrán 1, ìlù X-ray náà wà ní ìbòrí pẹ̀lú ìlù infrared infrared polarized pulse. Àwọn fọ́tòétírónù tí X-ray pulse gbé kalẹ̀ yóò mú àwọn ìlù jáde ní ìtọ́sọ́nà tí ó lòdì sí agbára vector ti lésà infrared. Nítorí pé pápá iná mànàmáná ti lésà náà ń yípo pẹ̀lú àkókò, a pinnu ìpínkiri ìlù ti fọ́tòétírónù nípa àkókò ìtújáde elekitirónù, àti ìbáṣepọ̀ láàárín ipò angular ti àkókò ìtújáde àti ìpínkiri ìlù ti fọ́tòétírónù ni a fìdí múlẹ̀. A ń wọn ìpínkiri iyara photoelectron momentum nípa lílo spectrometer coaxial fast mapping imaging. Ní ìbámu pẹ̀lú àwọn àbájáde ìpínkiri àti spectral, a lè tún ìrísí ìgbì àkókò ti attosecond pulses ṣe. Àwòrán 2 (a) fi ìpínkiri iye akoko pulse hàn, pẹ̀lú àárín 440 gẹ́gẹ́ bí. Níkẹyìn, a lo ẹ̀rọ ìṣàyẹ̀wò gaasi láti wọn agbára pulse, a sì ṣírò plot spat láàrín agbára pulse tente àti iye akoko pulse gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú Àwòrán 2 (b). Àwọn ìṣètò mẹ́ta náà bá àwọn ipò ìfojúsùn electron beam tó yàtọ̀ síra mu, àwọn ipò waver coning àti àwọn ipò ìdádúró magnetic compressor. Àwọn ìṣètò mẹ́ta náà mú agbára pulse apapọ ti 150, 200, àti 260 µJ, lẹ́sẹẹsẹ, pẹ̀lú agbára tente oke ti 1.1 TW.

Àwòrán 2. (a) Histogram ìpínkiri ti ààbọ̀ gíga. Àkókò ìfúnpọ̀ ìfúnpọ̀ ìfẹ̀ kíkún (FWHM); (b) Àwòrán ìtúká tí ó bá agbára òkè àti àkókò ìfúnpọ̀ mu.

Ní àfikún, ìwádìí náà tún ṣàkíyèsí ìṣẹ̀lẹ̀ ìtújáde bí soliton nínú X-ray band fún ìgbà àkọ́kọ́, èyí tí ó farahàn gẹ́gẹ́ bí ìkúrú ìlù tí ń lọ lọ́wọ́ nígbà ìbúgbà. Ó ń wáyé nípasẹ̀ ìbáṣepọ̀ líle láàárín àwọn elekitironi àti ìtànṣán, pẹ̀lú agbára tí a gbé láti elekitironi sí orí X-ray pulse kíákíá àti padà sí elekitironi láti ìrù pulse. Nípasẹ̀ ìwádìí jíjinlẹ̀ ti ìṣẹ̀lẹ̀ yìí, a retí pé a lè túbọ̀ rí àwọn ìlù X-ray pẹ̀lú àkókò kúkúrú àti agbára gíga tí ó ga jùlọ nípa fífún ilana ìbúgbàsí superradiation ní àfikún àti lílo àǹfààní ìbúgbàsí pulse ní ipò bíi soliton.