TW CLASS ATTOSECOND Rent-Ray Pulse Laser

TW CLASS ATTOSECOND Rent-Ray Pulse Laser
ATTOSECOND RENTRONimpulzni laserZ visoko močjo in kratkim trajanje impulza sta ključni za doseganje ultra hitre nelinearne spektroskopije in rentgenske difrakcijske slike. Raziskovalna skupina v Združenih državah Amerike je uporabila kaskado dvostopenjskeElektronski laserji brez rentgenskih žarkovZa izdajo diskretnih atosekundnih impulzov. V primerjavi z obstoječimi poročili se povprečna največja moč impulzov poveča za vrstni red, največja največja moč je 1,1 TW, srednja energija pa več kot 100 μJ. Študija zagotavlja tudi močne dokaze za vedenje nadreškacije, ki je podobno Solitonu, na rentgenskem polju.Visokoenergijski laserjiso poganjali številna nova področja raziskav, vključno s fiziko z visokim poljem, atosekundno spektroskopijo in laserskimi pospeševalci delcev. Med vsemi vrstami laserjev se rentgenski žarki pogosto uporabljajo pri medicinski diagnozi, odkrivanju industrijskih napak, varnostnem pregledu in znanstvenih raziskavah. Rentgenski laser prostega elektrona (XFEL) lahko poveča največjo moč rentgenskih žarkov za več vrst v primerjavi z drugimi tehnologijami generiranja rentgenskih žarkov, s čimer razširi uporabo rentgenskih žarkov na polje nelinearne spektroskopije in difrakcijske slike z enim delcem, kjer je potrebna velika moč. Nedavni uspešen Attosecond XFEL je velik dosežek v znanosti in tehnologiji AttoseCond, kar povečuje razpoložljivo največjo moč za več kot šest vrst velikosti v primerjavi z rentgenskimi viri Benchtop.

Prosti elektronski laserjilahko pridobijo impulzne energije, ki so številne reda večje od spontane stopnje emisije z uporabo kolektivne nestabilnosti, ki jo povzroča neprekinjena interakcija sevalnega polja v relativističnem elektronskem žarku in magnetnem oscilatorju. V trdem rentgenskem območju (približno 0,01 nm do 0,1 nm valovne dolžine) FEL dosežemo s stiskanjem snopa in tehnikami pokončanja. V mehkem rentgenskem območju (približno 0,1 nm do 10 nm valovna dolžina) FEL izvaja tehnologija Cascade Fresh-Slice. V zadnjem času so poročali, da se z uporabo izboljšane samo-amplificirane spontane spontane emisije (Ezaza) ustvarijo atosekundne impulze z največjo močjo 100 GW.

Raziskovalna skupina je uporabila dvostopenjski amplifikacijski sistem, ki temelji na XFEL, za ojačanje mehkega rentgenskega atosekundnega impulza iz koherenta Linacsvetlobni virna stopnjo TW se je vrstni red izboljšanja nad poročanimi rezultati. Eksperimentalna nastavitev je prikazana na sliki 1. Na podlagi metode ezaze je oddajalec fotokatode moduliran, da dobimo elektronski žarek z visokim tokom in se uporablja za ustvarjanje atosekundnih rentgenskih impulzov. Začetni impulz je nameščen na sprednjem robu konice elektronskega žarka, kot je prikazano v zgornjem levem kotu slike 1. Ko XFEL doseže nasičenost, se elektronski žarek zavleče glede na rentgenski žarek z magnetnim kompresorjem, nato pa impulz deluje z elektronskim žarkom (sveža rezina), ki ga ne spreminja modulacijo ezaze ali fel laser. Končno se za nadaljnje ojačanje rentgenskih žarkov s interakcijo atosekundnih impulzov s svežo rezino uporablja drugi magnetni undulator.

Fig. 1 diagram eksperimentalnih naprav; Na sliki je prikazan vzdolžni fazni prostor (časovnoenergijski diagram elektrona, zelene), trenutni profil (modra) in sevanje, ki ga proizvaja amplifikacija prvega reda (vijolična). XTCAV, X-Band prečna votlina; CVMI, koaksialni sistem za hitro preslikavo; FZP, Fresnelski plošči s ploščami

Vsi atosekundni impulzi so zgrajeni iz hrupa, zato ima vsak impulz različne spektralne in časovne domenske lastnosti, ki so jih raziskovalci podrobneje raziskali. Glede na spektre so za merjenje spektrov posameznih impulzov pri različnih enakovrednih dolžinah imlulatorja uporabili fresnelski pasu s ploščami in ugotovili, da ti spektri ohranjajo gladke valovne oblike tudi po sekundarni amplifikaciji, kar kaže na to, da so impulzi ostali nemodalni. V časovni domeni se meri kotna obrobje in značilna je časovna domena valovna oblika impulza. Kot je prikazano na sliki 1, se rentgenski impulz prekriva s krožno polariziranim infrardečim laserskim impulzom. Fotoelektroni, ionizirani z rentgenskim impulzom, bodo ustvarili črte v smeri nasproti vektorskemu potencialu infrardečega laserja. Ker se električno polje laserja s časom vrti, je porazdelitev momenta fotoelektrona določena s časom emisije elektronov in vzpostavljena je povezava med kotnim načinom emisije in vzpostavljeno porazdelitev momenta fotoelektrona. Porazdelitev trenutka fotoelektrona se meri s koaksialnim spektrometrom za slikanje s hitrim preslikavom. Na podlagi porazdelitve in spektralnih rezultatov je mogoče rekonstruirati časovno domensko valovno obliko atosekundnih impulzov. Slika 2 (a) prikazuje porazdelitev trajanja impulza, srednja 440 kot. Nazadnje smo za merjenje impulzne energije uporabili detektor za spremljanje plina, izračunana je bila razpršena ploska med največjo močjo impulza in trajanje impulza, kot je prikazano na sliki 2 (b). Tri konfiguracije ustrezajo različnim pogojem fokusiranja elektronskih žarkov, pogoji za kondicijo in pogoji zakasnitve magnetnega kompresorja. Tri konfiguracije so dale povprečne impulzne energije 150, 200 in 260 µJ z največjo največjo močjo 1,1 TW.

Slika 2 (a) Histogram porazdelitve polne višine polne širine (FWHM) trajanje impulza; (b) razpršena ploskva, ki ustreza največji moči in trajanje impulza

Poleg tega je študija prvič opazila tudi pojav solitonske superemisije v rentgenskem pasu, ki se med amplifikacijo pojavlja kot neprekinjeno skrajšanje impulzov. Povzroča ga močna interakcija med elektroni in sevanjem, pri čemer se energija hitro prenaša iz elektrona na glavo rentgenskega impulza in nazaj v elektron od repa impulza. S poglobljeno preučevanje tega pojava je mogoče pričakovati, da je mogoče rentgenske impulze s krajšim trajanjem in večjo največjo močjo še naprej uresničiti s podaljšanjem postopka ojačanja nadredacije in izkoriščanjem skrajšanja impulzov v solitonskem načinu.