Léasar cuisle X-ghathaithe Attosecond Attosecond

Léasar cuisle X-ghathaithe Attosecond Attosecond
Attosecond X-ghathaitheléasair chuisleLe hardchumhacht agus fad gearr cuisle tá an eochair chun speictreascópacht neamhlíneach agus íomháú díraonta X-ghathaithe a bhaint amach. D'úsáid an fhoireann taighde sna Stáit Aontaithe easghluaiseacht dhá chéimLéasair leictreon saor in aisce x-ghathaithechun bíoga scoite scoite a aschur. I gcomparáid le tuairiscí atá ann cheana, méadaítear meánchumhacht na bíoga de na bíoga le hord méadaíochta, is é an buaicchumhacht uasta ná 1.1 TW, agus tá an fuinneamh meánach níos mó ná 100 μj. Tugann an staidéar fianaise láidir freisin maidir le hiompar maoirseachta soliton sa réimse X-gha.Léasair ardfhuinnimhTá go leor réimsí taighde nua á dtiomáint acu, lena n-áirítear fisic ardpháirc, speictreascópacht attosecond, agus luasairí cáithníní léasair. I measc gach cineál léasair, úsáidtear X-ghathanna go forleathan i ndiagnóis leighis, i mbrath locht tionsclaíoch, i gcigireacht sábháilteachta agus i dtaighde eolaíoch. Is féidir leis an léasair saor-leictreon X-ghathaithe (XFEL) an chumhacht X-ghathaithe a mhéadú trí roinnt orduithe méide i gcomparáid le teicneolaíochtaí giniúna X-gha eile, rud a shíneann cur i bhfeidhm X-ghathanna go réimse na speictreascópachta neamhlíneach agus íomháú díraonta aon-cháithníní ina bhfuil gá le cumhacht ard. Is mór-ghnóthachtáil é Attosecond XFEL le déanaí in eolaíocht agus i dteicneolaíocht Attosecond, rud a mhéadaíonn an buaicchumhacht atá ar fáil ag níos mó ná sé ordú méide i gcomparáid le foinsí X-ghathaithe Benchtop.

Léasair leictreon saor in aisceIs féidir leis fuinneamh cuisle a fháil go leor orduithe méide níos airde ná an leibhéal astaíochta spontáineach ag baint úsáide as éagobhsaíocht chomhchoiteann, arb é is cúis leis an idirghníomhaíocht leanúnach idir an réimse radaíochta sa léas leictreoin choibhneasta agus an t -oscillator maighnéadach. Sa raon crua X-ghathaithe (thart ar 0.01 nm go 0.1 nm tonnfhad), baintear FEL amach trí chomhbhrú cuachta agus teicnící comhcheangailte iar-sháithithe. Sa raon bog X-ghathaithe (thart ar 0.1 nm go 10 nm tonnfhad), cuirtear FEL i bhfeidhm trí theicneolaíocht úr-slice Cascáidigh. Le déanaí, tuairiscíodh go ngintear bíoga Attosecond le buaicchumhacht de 100 GW ag baint úsáide as an modh astaíochta spontáineach féin-aimplithe (ESASE).

D'úsáid an fhoireann taighde córas aimplithe dhá chéim bunaithe ar XFEL chun an t-aschur pulse bog-ghathaithe bog-ghathaithe a mhéadú ón gcomhleanúnachas linac comhleanúnachfoinse solaisChun an leibhéal TW, feabhsú ordaithe méide ar thorthaí tuairiscithe. Taispeántar an thus turgnamhach i bhFigiúr 1. Bunaithe ar an modh ESASe, déantar an t-astaire fóta-chóid a mhodhnú chun léas leictreon a fháil le spíce ard reatha, agus úsáidtear é chun bíoga x-ghathaithe a ghiniúint. Tá an chuisle tosaigh suite ar imeall tosaigh spike an léas leictreon, mar a thaispeántar sa chúinne uachtarach ar chlé i bhFigiúr 1. Nuair a shroicheann an XFEL sáithiúchán, cuirtear an léas leictreon i gcoibhneas leis an x-gha le comhbhrúiteoir maighnéadach, agus ansin idirghníomhaíonn an chuisle leis an léas leictreon (slice úr) nach bhfuil modhnaithe ag an modhnú Esase nó Fel Laser. Mar fhocal scoir, baintear úsáid as an dara drochamhras maighnéadach chun na x-ghathanna a mhéadú tuilleadh trí idirghníomhaíocht na bíoga alltosecond leis an slice úr.

Fíor. 1 Léaráid Gléas Turgnamhach; Taispeánann an léaráid an spás fadaimseartha céim (léaráid ama-fuinnimh den leictreon, glas), an phróifíl reatha (gorm), agus an radaíocht a tháirgtear trí aimpliú céad-ordaithe (corcra). XTCAV, cuas trasnach X-bhanda; CVMI, córas íomháithe mapála mear -chomhaiseach; FZP, Speictriméadar Pláta Banna Fresnel

Tógtar gach bíog Attosecond ó thorann, mar sin tá airíonna speictrim agus am-ama éagsúla ag gach cuisle, a ndearna na taighdeoirí iniúchadh níos mine orthu. I dtéarmaí speictrim, d'úsáid siad speictriméadar pláta bannaí Fresnel chun speictrim na bíoga aonair a thomhas ag faid dhifriúla dhifriúla, agus fuarthas amach gur choinnigh na speictrim seo tonnfhoirmeacha réidh fiú tar éis aimplithe tánaisteach, ag léiriú go raibh na bíoga neamhbheo. Sa bhfearann ​​ama, déantar an imeall uilleach a thomhas agus is é an tréith a bhaineann le tonnfhoirm an fhearainn ama den chuisle. Mar a thaispeántar i bhFigiúr 1, tá an chuisle X-ghathaithe forluí leis an chuisle léasair infridhearg atá polaraithe go ciorclach. Cuirfidh na fótaileictreach atá ionsaithe ag an chuisle X-ghathaithe streaks sa treo os coinne le poitéinseal veicteoir an léasair infridhearg. Toisc go n -rothlaíonn réimse leictreach an léasair le ham, déantar dáileadh móiminteam an fhótaileictreach a chinneadh ag an am astaíochta leictreon, agus bunaítear an gaol idir modh uilleach an ama astaíochta agus dáileadh móiminteam an fhótaileictreach. Déantar dáileadh móiminteam fótaileictreach a thomhas ag baint úsáide as speictriméadar íomháithe mapála tapa comhaiseach. Bunaithe ar na torthaí dáileacháin agus speictrim, is féidir an tonnfhoirm ama de phulsanna atmaisféir a atógáil. Taispeánann Figiúr 2 (a) dáileadh fad na bíge, le airmheán de 440 AS. Ar deireadh, baineadh úsáid as an mbrathadóir monatóireachta gáis chun an fuinneamh cuisle a thomhas, agus ríomhadh an plota scaipthe idir an bhuaicchumhacht chuisle agus fad na bíge mar a thaispeántar i bhFíor 2 (b). Freagraíonn na trí chumraíocht do choinníollacha éagsúla dírithe ar bhíoma leictreon, coinníollacha comhcheangailte agus coinníollacha moille comhbhrúiteora maighnéadaigh. Mar thoradh ar na trí chumraíocht, bhí meánfhuinneamh cuisle de 150, 200, agus 260 µJ, faoi seach, le buaicchumhacht uasta de 1.1 TW.

Figiúr 2. (A) Histeagram Dáileacháin de Leithead Iomlán Leath-Airde (FWHM) Fad Pulse; (b) Plota scaipthe a fhreagraíonn do bhuaicchumhacht agus ré na bíge

Ina theannta sin, thug an staidéar faoi deara den chéad uair an feiniméan a bhaineann le maolú cosúil le soliton sa bhanda X-gha, a fheictear mar ghiorrú leanúnach cuisle le linn aimplithe. Is é is cúis leis ná idirghníomhaíocht láidir idir leictreoin agus radaíocht, agus aistrítear fuinneamh go tapa ón leictreon go ceann na cuisle 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 le ré níos giorra agus buaicchumhacht níos airde a bhaint amach a thuilleadh tríd an bpróiseas aimplithe maoirseachta a leathnú agus leas a bhaint as an ngiorrú cuisle i mód soliton.