Tw Klasse Attosecond X-Ray Pulse Laser

Tw Klasse Attosecond X-Ray Pulse Laser
Attosecond X-RayPulse laserMei hege macht en koarte pulsiid binne de kaai om ultraFast net te berikken net-lineêre spektrop fan net-lineêre spektopoos en röntgenfenbylden. It ûndersyksteam yn 'e Feriene Steaten brûkten in kaskade fan twa-poadiumX-Ray Free Electron LasersOFFASTE DISCRETE ANTOSECOND PULSES. Yn fergeliking mei besteande rapporten, wurdt de gemiddelde hichtepunt fan 'e pulsen ferhege troch in folchoarder fan grutte, is de maksimale peak-krêft 1,1 TW, en de mediaan enerzjy is mear dan 100 μj. De stúdzje biedt ek sterk bewiis foar Soliton-achtige gedrach yn 'e röntgenfjild.High-Energy Lasershawwe in protte nije gebieten fan ûndersyk dreaun, ynklusyf fysika mei hege fjild, attosecond spektroscopy, en laser mei it accelerator fan hege fjild riden. Under alle soarten lasers wurde X-Rays breed brûkt yn medyske diagnoaze, yndustriële flaterdetekens, feiligensynspeksje en wittenskiplik ûndersyk. De röntgenfrij-frij-elektron Laser (Xfel) kin de peak-macht ferheegje troch ferskate oarders fan 'e tapassing fan X-Ray-generaasje dy't yn' e röntgenferwidering ferlingde en diffraksje fan net-line-dieltsje ferbylding as hege macht is fereaske. De resinte súksesfolle Attosecond Xfel is in wichtige prestaasje yn Attosecond Wittenskip en technology, ferheegje de beskikbere peakkrêft troch mear dan seis oarders fan grutte yn fergeliking mei benchtop x-ray-boarnen.

Fergese elektron Laserskinne puls-enerzjy krije as in protte opdrachten heger dan it spontane emissionnivo brûkt, dy't wurdt feroarsake troch de trochgeande ynteraksje fan it strielingfjild yn 'e relativistyske elektronbalke en de magnetyske oscillator. Yn it Hard X-Ray-berik (sawat 0,01 NM oant 0,1 NM waVelling), wurdt berikt troch bondelkompresje en post-Saturation-konfronteare techniken. Yn it sêfte X-Ray-berik (sawat 0,1 NM oant 10 NM Wavellingt), wurdt FEL ymplementearre troch Cascade-Slice Technology. Koartlyn pulsen pulsen mei in peakkrêft fan 100 GW binne rapporteare te generearjen mei de ferbettere sels-amplifisearre spontane emisje (esase) metoade.

It ûndersyksteam brûkte in twa-poadifyksysteem brûkt op basis fan Xfel om de sêfte X-Ray Attosecond Pulse-útfier te fersterkjen út it Linac Cherentljochtboarnenei it TW-nivo, in folchoarder fan grutte ferbettering oer rapporteare resultaten. De eksperimintele opset wurdt toand yn figuer 1. Op grûn fan 'e ESASE-metoade is de fotokoade is modulearre om in hege hjoeddeistige spike te krijen, en wurdt brûkt om Attosecond X-Ray Pulses te generearjen. De earste puls leit oan 'e foarkant fan' e spike fan 'e spike fan' e Electron Beam, lykas werjûn yn 'e boppeste linkerkant fan' e argewaasje, en dan mei de Electrons-beam (frisse slice) dy't net wizige is troch de esase-modulaasje of fel laser. Uteinlik wurdt in twadde magnetyske ungelor brûkt om de röntgenfoto's te fersterkjen troch de ynteraksje fan Attosecond-pulsen mei de farske slice.

Fig. 1 eksperimintele apparaat diagram; De yllustraasje toant de longitudinale faze-romte (tiid enerzjydiagram fan it elektroan, grien), it hjoeddeistige profyl (blau), en de strieling produsearre troch ampifikaasje fan earste oarder (pears). XTCAV, X-Band Transverse Cavity; CVMI, Coaxial Rapid Mapping ôfbyldingssysteem; Fzp, fresnel band plaat spectrometer

Alle Attosecond-pulsen binne boud út lûd, dus hat elke puls ferskillende spektrale en tiid-domeinpersoanen, dy't de ûndersikers yn mear detail wurde ferkend. Yn termen fan spektra brûkten se in fryske bandplaat om de spektra fan yndividuele pulsen te mjitten by ferskate lykweardige ungelorende ungewoane omkeard, sels nei sekundêre amplifikaasje, oanjout, dat de pulsen bleaunen. Yn 'e tiid domein wurdt de hoeke franje mjitten en de tiid fan' e tiid wurdt fan 'e puls wurdt karakterisearre. Lykas werjûn yn figuer 1 wurdt de x-ray-puls oerlaapje mei de sirkulêre polarisearre ynfraread laserpuls. De Photoelecrons ionized troch de x-ray-puls sille strepen produsearje yn 'e rjochting tsjinoer it vectorpotinsjeel fan' e ynfraread laser. Om't it elektryske fjild fan 'e Laser mei de tiid draait is, wurdt it momentumferdieling fan' e fotroanmoning bepaald, en de relaasje tusken de hoeke fan 'e emission-tiid en it momentus fan' e fotoklement is oprjochte. De ferdieling fan Momentum fan PhotoLectron is mjitten mei in coaxial Fast Mapping Impering Spectrometer. Basearre op 'e ferdieling en spektrale resultaten, de tiid-domein fan' e tiid kinne berjochten kinne wurde rekonstruearre. Figuer 2 (a) toant de distribúsje fan pulsduur, mei in mediaan fan 440 as. Uteinlik waard de detektor brûkt om de puls-enerzjy te mjitten, en it ferspriedingsplot tusken de Peak Pulse krêft en de pulsduur lykas werjûn yn figuer 2 (b) berekkene. De trije konfiguraasjes korrespondearje mei ferskillende arbeiderslaat-befetsje omstannichheden, waver dy't betingsten en magnetyske compressor fertrage betingsten fan konseptyske coning. De trije konfiguraasjes levere gemiddelde puls enerzjy fan 150, 200, en 260 μj, respektivelik, mei in maksimale hichtepunt fan 1.1 tw.

Figuer 2. (A) Disto-histogram Half-Hichte folsleine breedte (FWHM) Pulse Duration; (b) SCATTER PLOT KONSPERKING OAN PEAK POWER EN PULSE DURATION

Derneist observearre de stúdzje ek foar it earst dat it ferskynsel fan Soliton-achtige yntsjinst yn 'e X-Ray Band, dy't ferskynt as in trochgeande puls dy't yn Amplifikaasje ferskynt. It wurdt feroarsake troch in sterke ynteraksje tusken elektroanen en strieling, mei enerzjy dy't rap oerbrocht fan it elektron nei it haad fan 'e X-Ray Pulse en werom nei it elektron fan' e sturt fan 'e puls. Troch yn-djipte stúdzje fan dit ferskynsel wurdt ferwachte dat röntgenpultsjes mei koartere duur en hegere peak-power kin wurde realisearre troch it útwreidzjen fan it útwreidzjen fan 'e ferwideringspepplifikaasje fan puls dy't it útfieren fan Pulse ynkoarte yn Soliton-achtige modus.