Léasair cuisle X-gha attosecond TW rang

Léasair cuisle X-gha attosecond TW rang
Attosecond X-ghaléasair cuislele cumhacht ard agus ré cuisle gearr an eochair chun speictreascópacht neamhlíneach ultrafast agus íomháú díraonta X-gha a bhaint amach. Bhain an fhoireann taighde sna Stáit Aontaithe úsáid as easghluaiseachta dhá chéimLéasair leictreon saor in aisce x-ghathaithechun bíoga attosecond scoite a aschur. I gcomparáid leis na tuarascálacha atá ann cheana féin, méadaítear meánchumhacht buaic na bíoga de réir ord méide, is é 1.1 TW an buaicchumhacht uasta, agus tá an fuinneamh airmheán níos mó ná 100 μJ. Soláthraíonn an staidéar fianaise láidir freisin maidir le hiompar sár-radaíochta atá cosúil le soliton sa réimse X-gha.Léasair ardfhuinnimhtá go leor réimsí nua taighde tiomáinte acu, lena n-áirítear fisic ard-réimse, speictreascópacht attosecond, agus luasairí cáithníní léasair. I measc gach cineál léasair, úsáidtear X-ghathanna go forleathan i ndiagnóis leighis, braiteadh lochtanna tionsclaíocha, cigireacht sábháilteachta agus taighde eolaíoch. Is féidir leis an léasair X-gha-leictreon saor (XFEL) buaic-chumhacht X-ghathaithe a mhéadú trí roinnt orduithe méide i gcomparáid le teicneolaíochtaí giniúna X-gha eile, rud a leathnaíonn cur i bhfeidhm X-ghathanna chuig an réimse speictreascópachta neamhlíneach agus aon-gha. íomháú díraonadh na gcáithníní áit a bhfuil ardchumhacht ag teastáil. Is mór-éacht é an t-atosecond XFEL rathúil le déanaí san eolaíocht agus sa teicneolaíocht attosecond, ag méadú an bhuaicchumhachta atá ar fáil de níos mó ná sé ordú méide i gcomparáid le foinsí X-ghathaithe benchtop.

Léasair leictreoir saor in aisce,Is féidir le fuinneamh Pulse a fháil go leor orduithe méid níos airde ná an leibhéal astaíochta spontáineach ag baint úsáide as éagobhsaíocht comhchoiteann, a bhfuil de bharr idirghníomhaíocht leanúnach an réimse radaíochta sa léas leictreon choibhneasta agus an oscillator maighnéadach. Sa raon crua X-gha (thart ar 0.01 nm go 0.1 nm tonnfhad), baintear amach FEL trí chomhbhrú bundle agus teicnící cónála iar-sáithithe. Sa raon X-gha bog (thart ar 0.1 nm go 10 nm tonnfhad), cuirtear FEL i bhfeidhm ag teicneolaíocht slisne úr cascáideach. Le déanaí, tuairiscíodh go bhfuil bíoga attosecond le buaicchumhacht 100 GW á ghiniúint ag baint úsáide as an modh feabhsaithe astaíochta spontáineach féin-aimplithe (ESASE).

D’úsáid an fhoireann taighde córas aimplithe dhá chéim bunaithe ar XFEL chun an t-aschur bog X-gha attosecond pulse ón gcomhleanúnach linac a mhéadú.foinse solaisgo dtí an leibhéal TW, feabhas ord méadaíochta thar na torthaí tuairiscithe. Taispeántar an socrú turgnamhach i bhFíor 1. Bunaithe ar an modh ESASE, déantar an t-astar fótacatóide a mhodhnú chun beam leictreon a fháil le spíc ardsrutha, agus úsáidtear é chun bíoga X-gha attosecond a ghiniúint. Tá an chuisle tosaigh suite ag imeall tosaigh spike an bhíoma leictreon, mar a thaispeántar sa chúinne uachtarach ar chlé i bhFíor 1. Nuair a shroicheann an XFEL saturation, cuirtear moill ar an bhíoma leictreon i gcoibhneas leis an X-gha ag comhbhrúiteoir maighnéadach, agus ansin idirghníomhaíonn an chuisle leis an léas leictreon (slis úr) nach bhfuil modhnú ESASE nó léasair FEL modhnaithe. Ar deireadh, úsáidtear an dara droimneoir maighnéadach chun na X-ghathanna a mhéadú tuilleadh trí idirghníomhú bíoga attosecond leis an slisne úr.

FIG. 1 Léaráid gléas turgnamhach; Taispeánann an léaráid an spás céime fadaimseartha (léaráid ama-fhuinnimh den leictreon, glas), an phróifíl reatha (gorm), agus an radaíocht a tháirgtear trí aimpliú céad-ordú (corcra). XTCAV, cuas trasnach X-bhanna; cVMI, córas íomháithe mapála mear comhaiseach; FZP, speictriméadar pláta banna Fresnel

Tógtar na bíoga attosecond go léir ó thorann, agus mar sin tá airíonna éagsúla speictreach agus réimse ama ag gach bíog, rud a rinne na taighdeoirí iniúchadh níos mine orthu. I dtéarmaí speictrim, d'úsáid siad speictriméadar pláta banna Fresnel chun speictream na bíoga aonair a thomhas ag faid choibhéiseacha dronnlaí éagsúla, agus fuair siad amach gur choinnigh na speictrim seo tonnfhoirmeacha míne fiú tar éis aimplithe tánaisteacha, rud a léirigh gur fhan na bíoga aonmhódacha. Sa réimse ama, déantar an t-imeall uilleach a thomhas agus tréithrítear tonnform an fhearainn ama den chuisle. Mar a léirítear i bhFíor 1, tá an chuisle X-gha forluite leis an gcuisle léasair infridhearg atá polaraithe go ciorclach. Déanfaidh na fótaleictreoin atá ianaithe ag an gcuisle X-gha stríoca sa treo os coinne poitéinseal veicteora an léasair infridhearg. Toisc go rothlaíonn réimse leictreach an léasair leis an am, déantar dáileadh móiminteam an fhótaleictreon a chinneadh de réir an ama astaíochta leictreon, agus bunaítear an gaol idir modh uilleach an ama astaíochta agus dáileadh móiminteam an fhótaleictreon. Déantar dáileadh móiminteam fótaileictreon a thomhas ag baint úsáide as speictriméadar íomháithe mapála tapa comhaiseach. Bunaithe ar na torthaí dáileacháin agus speictreach, is féidir tonnchruth réimse ama na bíoga attosecond a athchruthú. I bhFíor 2 (a) taispeántar dáileadh fad bíge, le hairde 440 mar. Ar deireadh, baineadh úsáid as an brathadóir monatóireachta gáis chun an fuinneamh cuisle a thomhas, agus ríomhadh an plota scaipthe idir an buaicchumhacht cuisle agus an fad cuisle mar a thaispeántar i bhFíor 2 (b). Freagraíonn na trí chumraíocht do dhálaí fócasaithe beam leictreon éagsúla, coinníollacha cónála tonnadóir agus coinníollacha moille comhbhrúiteora maighnéadach. Thug na trí chumraíocht meánfhuinnimh chuisle de 150, 200, agus 260 µJ, faoi seach, le buaicchumhacht uasta de 1.1 TW.

Fíor 2. (a) Histeagram dáilte leathairde Fad bíge lánleithead (FWHM); (b) Scaipchló a fhreagraíonn don bhuaicchumhacht agus don fhad bíge

Ina theannta sin, breathnaíodh sa staidéar freisin don chéad uair ar an bhfeiniméan a bhaineann le superemission cosúil le soliton sa bhanna X-gha, atá le feiceáil mar ghiorrú leanúnach cuisle le linn aimplithe. Is é is cúis leis ná idirghníomhú láidir idir leictreoin agus radaíocht, le fuinneamh aistrithe go tapa ón leictreon go ceann na bíge X-gha agus ar ais go dtí an leictreon ó eireaball na bíge. Trí staidéar domhain a dhéanamh ar an bhfeiniméan seo, táthar ag súil go bhféadfar bíoga X-gha a bhfuil ré níos giorra agus buaicchumhacht níos airde acu a bhaint amach tuilleadh tríd an bpróiseas aimpliúcháin superradiation a leathnú agus leas a bhaint as giorrú bíge i mód cosúil le soliton.