TW kilasi attosecond X-ray polusi lesa

TW kilasi attosecond X-ray polusi lesa
Attosecond X-raylesa polusipẹlu agbara giga ati iye akoko pulse kukuru jẹ bọtini lati ṣaṣeyọri ultrafast aiṣedeede spectroscopy ati aworan didan X-ray. Ẹgbẹ iwadii ni Ilu Amẹrika lo kasikedi ti ipele mejiX-ray free elekitironi lesalati jade ọtọ attosecond polusi. Ti a bawe pẹlu awọn iroyin ti o wa tẹlẹ, apapọ agbara ti o pọju ti awọn ifunpa ti pọ si nipasẹ aṣẹ titobi, agbara ti o pọju jẹ 1.1 TW, ati agbara agbedemeji jẹ diẹ sii ju 100 μJ. Iwadi na tun pese ẹri ti o lagbara fun ihuwasi superradiation ti soliton ni aaye X-ray.Awọn lesa agbara-gigati ṣe ọpọlọpọ awọn agbegbe tuntun ti iwadii, pẹlu fisiksi aaye giga, spectroscopy attosecond, ati awọn iyara patiku lesa. Laarin gbogbo iru awọn ina lesa, awọn ina-X-ray ni lilo pupọ ni iwadii iṣoogun, wiwa abawọn ile-iṣẹ, ayewo ailewu ati iwadii imọ-jinlẹ. Laser elekitironi-ọfẹ X-ray (XFEL) le mu agbara X-ray ti o ga julọ pọ si nipasẹ ọpọlọpọ awọn aṣẹ ti titobi ni akawe si awọn imọ-ẹrọ iran X-ray miiran, nitorinaa fa ohun elo ti awọn egungun X si aaye ti iwoye aiṣedeede ati ẹyọkan- patiku diffraction aworan ibi ti ga agbara wa ni ti beere. Aṣeyọri aṣeyọri aipẹ XFEL jẹ aṣeyọri pataki ni imọ-jinlẹ attosecond ati imọ-ẹrọ, jijẹ agbara tente oke ti o wa nipasẹ diẹ sii ju awọn aṣẹ titobi mẹfa ni akawe si awọn orisun X-ray benchtop.

Awọn laser elekitironi ọfẹle gba awọn agbara pulse ọpọlọpọ awọn aṣẹ ti titobi ti o ga ju ipele itujade lẹẹkọkan nipa lilo aisedeede apapọ, eyiti o ṣẹlẹ nipasẹ ibaraenisepo lemọlemọfún ti aaye itankalẹ ninu tan ina elekitironi ibatan ati oscillator oofa. Ni sakani X-ray lile (nipa 0.01 nm si 0.1 nm wefulenti), FEL ti waye nipasẹ titẹkuro lapapo ati awọn ilana imuduro lẹhin-saturation. Ni iwọn X-ray rirọ (nipa 0.1 nm si 10 nm wefulenti), FEL ti ṣe imuse nipasẹ imọ-ẹrọ ege tuntun kascade. Laipẹ, awọn iṣọn-aaya attosecond pẹlu agbara tente oke ti 100 GW ni a ti royin lati ṣe ipilẹṣẹ nipa lilo ọna imudara ti ara ẹni ti o ni imudara lẹẹkọkan (ESASE).

Ẹgbẹ iwadii naa lo eto imudara ipele-meji ti o da lori XFEL lati mu iwọn X-ray rirọ attosecond pulse pulse pọsi lati isọpọ linac.ina orisunsi ipele TW, aṣẹ ti ilọsiwaju titobi lori awọn abajade ti a royin. Eto idanwo naa han ni Nọmba 1. Da lori ọna ESASE, a ṣe iyipada emitter photocathode lati gba ina elekitironi kan pẹlu iwasoke lọwọlọwọ giga, ati pe a lo lati ṣe ina awọn itọsẹ X-ray attosecond. Pulusi ibẹrẹ wa ni eti iwaju ti iwasoke ti itanna elekitironi, bi o ṣe han ni igun apa osi oke ti Nọmba 1. Nigbati XFEL ba de itẹlọrun, tan ina elekitironi ni idaduro ni ibatan si X-ray nipasẹ compressor oofa, ati lẹhinna pulse ṣe ibaraenisepo pẹlu itanna elekitironi (bibẹ pẹlẹbẹ tuntun) ti ko yipada nipasẹ awose ESASE tabi FEL laser. Lakotan, a lo undulator oofa keji lati mu awọn ina-X-ray pọ si siwaju sii nipasẹ ibaraenisepo ti awọn itọka atosecond pẹlu bibẹ pẹlẹbẹ tuntun.

EEYA. 1 Aworan ti ẹrọ idanwo; Àpèjúwe náà ṣàfihàn àyè ìpele ìgùn (aworan atọka-agbara akoko ti elekitironi, alawọ ewe), profaili ti o wa lọwọlọwọ (bulu), ati itankalẹ ti a ṣe nipasẹ imudara aṣẹ-akọkọ (eleyi ti). XTCAV, X-iye ifa iho; cVMI, eto aworan maapu iyara coaxial; FZP, Fresnel band awo spectrometer

Gbogbo attosecond pulses ti wa ni itumọ ti lati ariwo, ki kọọkan pulse ni o ni o yatọ si spectral ati akoko-ašẹ ini, eyi ti awọn oluwadi waidi ni diẹ apejuwe awọn. Ni awọn ofin ti spectra, won lo Fresnel band spectrometer awo lati wiwọn awọn spekitira ti olukuluku polusi ni orisirisi awọn deede ipari undulator ipari, ati ki o ri pe awọn wọnyi sipekitira muduro dan waveforms paapaa lẹhin Atẹle ampilifaya, o nfihan pe awọn polusi wà unimodal. Ni agbegbe akoko, omioto angular ti ni iwọn ati pe akoko ipo igbi akoko ti pulse jẹ ẹya. Gẹgẹbi a ṣe han ni Nọmba 1, pulse X-ray ti wa ni bò pẹlu pulse infurarẹẹdi infurarẹẹdi ti o ni iyipo. Awọn photoelectrons ionized nipasẹ X-ray pulse yoo ṣe awọn ṣiṣan ni itọsọna ti o lodi si agbara fekito ti lesa infurarẹẹdi. Nitori pe aaye ina ti ina lesa n yi pẹlu akoko, pinpin ipa ti photoelectron jẹ ipinnu nipasẹ akoko itujade elekitironi, ati pe ibatan laarin ipo angula ti akoko itujade ati pinpin ipa ti photoelectron ti wa ni idasilẹ. Pipin ipasẹ fọtoelectron jẹ wiwọn nipa lilo spectrometer aworan aworan iyara coaxial. Da lori pinpin ati awọn abajade iwoye, ọna igbi akoko-akoko ti awọn iṣọn-atẹ-aaya le jẹ atunto. Nọmba 2 (a) fihan pinpin iye akoko pulse, pẹlu agbedemeji ti 440 bi. Nikẹhin, aṣawari ibojuwo gaasi ni a lo lati wiwọn agbara pulse, ati idite tuka laarin agbara pulse ti o ga julọ ati iye akoko pulse bi o ṣe han ni Nọmba 2 (b) ni iṣiro. Awọn atunto mẹta naa ni ibamu si awọn ipo idojukọ itanna tan ina elekitironi oriṣiriṣi, awọn ipo coning waver ati awọn ipo idaduro konpireso oofa. Awọn atunto mẹtẹẹta naa pese awọn agbara agbara pulse apapọ ti 150, 200, ati 260 µJ, ni atele, pẹlu agbara tente oke ti 1.1 TW.

Ṣe nọmba 2. (a) Histogram pinpin ti idaji-giga Iwọn kikun (FWHM) iye akoko pulse; (b) Idite tuka ti o baamu si agbara tente oke ati iye akoko pulse

Ni afikun, iwadi naa tun ṣe akiyesi fun igba akọkọ iṣẹlẹ ti soliton-bi superemission ninu ẹgbẹ X-ray, eyiti o han bi kikuru pulse ti nlọsiwaju lakoko imudara. O ṣẹlẹ nipasẹ ibaraenisepo to lagbara laarin awọn elekitironi ati itankalẹ, pẹlu agbara ni iyara ti a gbe lati elekitironi si ori pulse X-ray ati pada si elekitironi lati iru ti pulse naa. Nipasẹ iwadi ti o jinlẹ ti iṣẹlẹ yii, o nireti pe awọn iṣọn X-ray pẹlu iye akoko kukuru ati agbara tente oke giga le ṣee ni imuse siwaju sii nipa gbigbe ilana imudara superradiation ati lilo anfani ti kikuru pulse ni ipo bi soliton.