TW පන්තියේ attosecond X-ray ස්පන්දන ලේසර්
Attosecond X-rayස්පන්දන ලේසර්අධි වේගවත් රේඛීය නොවන වර්ණාවලීක්ෂය සහ එක්ස් කිරණ විවර්තන රූප ලබා ගැනීම සඳහා අධි බලය සහ කෙටි ස්පන්දන කාලසීමාව යතුර වේ. එක්සත් ජනපදයේ පර්යේෂණ කණ්ඩායම අදියර දෙකක කඳුරැල්ලක් භාවිතා කළේයX-ray නිදහස් ඉලෙක්ට්රෝන ලේසර්විවික්ත attosecond ස්පන්දන ප්රතිදානය කිරීමට. පවතින වාර්තා සමඟ සසඳන විට, ස්පන්දනවල සාමාන්‍ය උපරිම බලය විශාලත්වයේ අනුපිළිවෙලකින් වැඩි වේ, උපරිම උපරිම බලය 1.1 TW වන අතර මධ්‍ය ශක්තිය 100 μJ ට වඩා වැඩි වේ. X-ray ක්ෂේත්‍රයේ සොලිටන් වැනි සුපිරි විකිරණ හැසිරීම් සඳහා ද අධ්‍යයනය ප්‍රබල සාක්ෂි සපයයි.අධි ශක්ති ලේසර්අධි-ක්ෂේත්‍ර භෞතික විද්‍යාව, attosecond spectroscopy සහ ලේසර් අංශු ත්වරණකාරක ඇතුළු බොහෝ නව පර්යේෂණ ක්ෂේත්‍රයන් මෙහෙයවා ඇත. සියලුම වර්ගයේ ලේසර් වර්ග අතර, X-කිරණ වෛද්‍ය රෝග විනිශ්චය, කාර්මික දෝෂ හඳුනාගැනීම, ආරක්ෂක පරීක්ෂාව සහ විද්‍යාත්මක පර්යේෂණ සඳහා බහුලව භාවිතා වේ. X-ray නිදහස්-ඉලෙක්ට්රෝන ලේසර් (XFEL) අනෙකුත් X-ray උත්පාදන තාක්ෂණයන් හා සසඳන විට උපරිම X-ray බලය විශාලත්වයේ ඇණවුම් කිහිපයකින් වැඩි කළ හැකි අතර එමඟින් X-කිරණ රේඛීය නොවන වර්ණාවලීක්ෂ ක්ෂේත්‍රයට සහ තනි- ඉහළ බලයක් අවශ්‍ය වන අංශු විවර්තන රූප. මෑතකාලීන සාර්ථක attosecond XFEL attosecond විද්‍යාව හා තාක්‍ෂණයේ ප්‍රධාන ජයග්‍රහණයක් වන අතර, Benchtop X-ray මූලාශ්‍රවලට සාපේක්ෂව ලබා ගත හැකි උපරිම බලය විශාලත්වයේ ඇණවුම් හයකට වඩා වැඩි කරයි.
නිදහස් ඉලෙක්ට්රෝන ලේසර්සාපේක්ෂ ඉලෙක්ට්රෝන කදම්භයේ සහ චුම්බක දෝලකයේ විකිරණ ක්ෂේත්‍රයේ අඛණ්ඩ අන්තර්ක්‍රියා හේතුවෙන් ඇති වන සාමූහික අස්ථායීතාවය භාවිතයෙන් ස්වයංසිද්ධ විමෝචන මට්ටමට වඩා විශාල ප්‍රමාණයේ බොහෝ ඇණවුම් ලබා ගත හැක. දෘඪ X-කිරණ පරාසය තුළ (0.01 nm සිට 0.1 nm තරංග ආයාමය දක්වා), FEL මිටි සම්පීඩනය සහ පශ්චාත්-සංතෘප්ත කේතුකරණ ශිල්පීය ක්‍රම මගින් ලබා ගනී. මෘදු X-ray පරාසය තුළ (0.1 nm සිට 10 nm තරංග ආයාමය දක්වා), FEL ක්‍රියාත්මක කරනු ලබන්නේ කැස්කැඩ් නැවුම් පෙති තාක්ෂණය මගිනි. මෑතකදී, 100 GW උපරිම බලයක් සහිත attosecond ස්පන්දන වැඩි දියුණු කරන ලද ස්වයං-වර්ධක ස්වයංසිද්ධ විමෝචන (ESASE) ක්‍රමය භාවිතයෙන් ජනනය කරන බව වාර්තා විය.
පර්යේෂක කණ්ඩායම XFEL මත පදනම් වූ ද්වි-අදියර විස්තාරණ පද්ධතියක් භාවිතා කළේ ලිනැක් සහසම්බන්ධයෙන් මෘදු X-ray attosecond ස්පන්දන ප්රතිදානය වැඩි කිරීමටයි.ආලෝක ප්රභවයTW මට්ටමට, වාර්තා කරන ලද ප්රතිඵලවලට වඩා විශාලත්වය වැඩිදියුණු කිරීමේ අනුපිළිවෙලක්. පර්යේෂණාත්මක සැකසුම රූප සටහන 1 හි පෙන්වා ඇත. ESASE ක්‍රමය මත පදනම්ව, ඉහළ ධාරා ස්පයික් සහිත ඉලෙක්ට්රෝන කදම්භයක් ලබා ගැනීම සඳහා ඡායා කැතෝඩ විමෝචකය මොඩියුලේට් කර ඇති අතර, attosecond X-ray ස්පන්දන උත්පාදනය කිරීමට භාවිතා කරයි. රූප සටහන 1 හි ඉහළ වම් කෙළවරේ පෙන්වා ඇති පරිදි ආරම්භක ස්පන්දනය ඉලෙක්ට්රෝන කදම්භයේ උල් ඉදිරිපස කෙළවරේ පිහිටා ඇත. XFEL සන්තෘප්තියට පත් වූ විට, ඉලෙක්ට්රෝන කදම්භය චුම්බක සම්පීඩකයක් මගින් X-ray වලට සාපේක්ෂව ප්‍රමාද වේ. ඉන්පසු ESASE මොඩියුලේෂන් හෝ FEL ලේසර් මගින් වෙනස් නොකළ ඉලෙක්ට්රෝන කදම්භ (නැවුම් පෙත්ත) සමඟ ස්පන්දනය අන්තර්ක්‍රියා කරයි. අවසාන වශයෙන්, නැවුම් පෙත්ත සමඟ attosecond ස්පන්දන අන්තර්ක්‍රියා කිරීම හරහා X-කිරණ තවදුරටත් විස්තාරණය කිරීමට දෙවන චුම්බක undulator භාවිතා කරයි.
රූපය. 1 පර්යේෂණාත්මක උපාංග රූප සටහන; නිදර්ශනය කල්පවත්නා අවධි අවකාශය (ඉලෙක්ට්‍රෝනයේ කාල-ශක්ති රූප සටහන, කොළ), වත්මන් පැතිකඩ (නිල්) සහ පළමු පෙළ විස්තාරණය (දම්) මගින් නිපදවන විකිරණ පෙන්වයි. XTCAV, X-බෑන්ඩ් තීර්යක් කුහරය; cVMI, coaxial වේගවත් සිතියම්කරණ රූප පද්ධතිය; FZP, Fresnel කලාප තහඩු වර්ණාවලීක්ෂය
සියලුම attosecond ස්පන්දන ඝෝෂාවෙන් ගොඩනගා ඇත, එබැවින් එක් එක් ස්පන්දනයට විවිධ වර්ණාවලි සහ කාල-වසම් ගුණාංග ඇත, පර්යේෂකයන් වඩාත් විස්තරාත්මකව ගවේෂණය කර ඇත. වර්ණාවලි සම්බන්ධයෙන් ගත් කල, ඔවුන් විවිධ සමාන undulator දිගින් එක් එක් ස්පන්දනවල වර්ණාවලි මැනීමට Fresnel කලාප තහඩු වර්ණාවලීක්ෂයක් භාවිතා කළ අතර, මෙම වර්ණාවලි ද්විතියික විස්තාරණයෙන් පසුව පවා සුමට තරංග ආකාරයක් පවත්වා ගෙන යන බව සොයා ගත් අතර, එයින් පෙන්නුම් කරන්නේ ස්පන්දන ඒකාකාරව පවතින බවයි. කාල වසම තුළ, කෝණික වාටිය මනිනු ලබන අතර ස්පන්දනයේ කාල වසම් තරංග ආකෘතිය සංලක්ෂිත වේ. රූප සටහන 1 හි පෙන්වා ඇති පරිදි, X-ray ස්පන්දනය වෘත්තාකාරව ධ්‍රැවීකරණය වූ අධෝරක්ත ලේසර් ස්පන්දනය සමඟ අතිච්ඡාදනය වී ඇත. එක්ස් කිරණ ස්පන්දනය මගින් අයනීකරණය කරන ලද ප්‍රකාශ ඉලෙක්ට්රෝන අධෝරක්ත ලේසර් වල දෛශික විභවයට ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාවට ඉරි ඇති කරයි. ලේසර් වල විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය කාලයත් සමඟ භ්‍රමණය වන නිසා, ප්‍රකාශ ඉලෙක්ට්‍රෝනයේ ගම්‍යතා ව්‍යාප්තිය ඉලෙක්ට්රෝන විමෝචන කාලය මගින් තීරණය වන අතර, විමෝචන කාලයෙහි කෝණික මාදිලිය සහ ප්‍රකාශ ඉලෙක්ට්‍රෝනයේ ගම්‍යතා ව්‍යාප්තිය අතර සම්බන්ධතාවය ස්ථාපිත වේ. ප්‍රකාශ ඉලෙක්ට්රෝන ගම්‍යතාවයේ ව්‍යාප්තිය මනිනු ලබන්නේ කොක්සියල් වේගවත් සිතියම්කරණ රූප වර්ණාවලීක්ෂයක් භාවිතයෙන්. ව්‍යාප්තිය සහ වර්ණාවලි ප්‍රතිඵල මත පදනම්ව, attosecond ස්පන්දනවල කාල වසම තරංග ආකෘතිය ප්‍රතිනිර්මාණය කළ හැක. රූප සටහන 2 (a) මගින් ස්පන්දන කාලසීමාව ව්‍යාප්තිය පෙන්නුම් කරයි, මධ්‍යස්ථය 440 ලෙස. අවසාන වශයෙන්, වායු නිරීක්ෂණ අනාවරකය ස්පන්දන ශක්තිය මැනීම සඳහා භාවිතා කරන ලද අතර, රූප සටහන 2 (b) හි පෙන්වා ඇති පරිදි උපරිම ස්පන්දන බලය සහ ස්පන්දන කාලසීමාව අතර විසිරුම් කුමන්ත්රණය ගණනය කරන ලදී. වින්‍යාස තුන විවිධ ඉලෙක්ට්රෝන කදම්භ නාභිගත කිරීමේ තත්ව, තරංග කේතු තත්ව සහ චුම්බක සම්පීඩක ප්‍රමාද තත්ව වලට අනුරූප වේ. වින්‍යාස තුනෙන් පිළිවෙළින් 150, 200, සහ 260 µJ සාමාන්‍ය ස්පන්දන ශක්තීන් ලබා දුන් අතර උපරිම උපරිම බලය 1.1 TW වේ.
රූපය 2. (අ) අර්ධ-උස සම්පූර්ණ පළල (FWHM) ස්පන්දන කාලසීමාව බෙදා හැරීමේ හිස්ටෝග්‍රෑම්; (b) උපරිම බලය සහ ස්පන්දන කාල සීමාවට අනුරූප වන විසිරුම් බිම්
මීට අමතරව, විස්තාරණය කිරීමේදී අඛණ්ඩ ස්පන්දන කෙටි වීමක් ලෙස පෙනෙන X-ray කලාපයේ සොලිටන් වැනි සුපිරි විමෝචනය පිළිබඳ සංසිද්ධිය ද අධ්‍යයනයෙන් පළමු වරට නිරීක්ෂණය විය. එය ඉලෙක්ට්රෝන සහ විකිරණ අතර ප්‍රබල අන්තර්ක්‍රියා නිසා ඇති වන අතර, ශක්තිය ඉක්මනින් ඉලෙක්ට්‍රෝනයේ සිට X-ray ස්පන්දනයේ හිසට සහ ස්පන්දනයේ වලිගයේ සිට ඉලෙක්ට්‍රෝනය වෙත වේගයෙන් මාරු වේ. මෙම සංසිද්ධිය ගැඹුරින් අධ්‍යයනය කිරීමෙන්, අධි විකිරණ විස්තාරණ ක්‍රියාවලිය පුළුල් කිරීමෙන් සහ සොලිටන් වැනි මාදිලියේ ස්පන්දන කෙටි කිරීමේ වාසිය ලබා ගැනීමෙන් කෙටි කාලසීමාවක් සහ ඉහළ උපරිම බලයක් සහිත X-ray ස්පන්දන තවදුරටත් සාක්ෂාත් කර ගත හැකි බව අපේක්ෂා කෙරේ.
පසු කාලය: මැයි-27-2024