TW வகுப்பு அட்டோசெகண்ட் எக்ஸ்ரே துடிப்பு லேசர்

TW வகுப்பு அட்டோசெகண்ட் எக்ஸ்ரே துடிப்பு லேசர்
Attosecond x-rayதுடிப்பு லேசர்அல்ட்ராஃபாஸ்ட் அல்லாத நேரியல் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி மற்றும் எக்ஸ்-ரே டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் இமேஜிங் ஆகியவற்றை அடைய அதிக சக்தி மற்றும் குறுகிய துடிப்பு கால அளவு முக்கியமாகும். யுனைடெட் ஸ்டேட்ஸில் உள்ள ஆராய்ச்சி குழு இரண்டு கட்டங்களின் அடுக்கைப் பயன்படுத்தியதுஎக்ஸ்ரே இலவச எலக்ட்ரான் ஒளிக்கதிர்கள்தனித்துவமான அட்டோசெகண்ட் பருப்பு வகைகளை வெளியிடுவதற்கு. தற்போதுள்ள அறிக்கைகளுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​பருப்புகளின் சராசரி உச்ச சக்தி அளவின் வரிசையால் அதிகரிக்கப்படுகிறது, அதிகபட்ச உச்ச சக்தி 1.1 TW, மற்றும் சராசரி ஆற்றல் 100 μJ க்கும் அதிகமாகும். எக்ஸ்ரே துறையில் சொலிடன் போன்ற சூப்பர் ரேடியேஷன் நடத்தைக்கு இந்த ஆய்வு வலுவான ஆதாரங்களை வழங்குகிறது.உயர் ஆற்றல் ஒளிக்கதிர்கள்உயர்-புல இயற்பியல், அட்டோசெகண்ட் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி மற்றும் லேசர் துகள் முடுக்கிகள் உள்ளிட்ட பல புதிய ஆராய்ச்சிகளை இயக்கியுள்ளன. அனைத்து வகையான ஒளிக்கதிர்களிலும், எக்ஸ்-கதிர்கள் மருத்துவ நோயறிதல், தொழில்துறை குறைபாடு கண்டறிதல், பாதுகாப்பு ஆய்வு மற்றும் அறிவியல் ஆராய்ச்சி ஆகியவற்றில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. எக்ஸ்ரே ஃப்ரீ-எலக்ட்ரான் லேசர் (எக்ஸ்எஃப்இஎல்) மற்ற எக்ஸ்ரே தலைமுறை தொழில்நுட்பங்களுடன் ஒப்பிடும்போது உச்ச எக்ஸ்-ரே சக்தியை பல ஆர்டர்கள் மூலம் அதிகரிக்க முடியும், இதனால் எக்ஸ்-கதிர்களின் பயன்பாட்டை நேரியல் அல்லாத ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி துறையில் விரிவுபடுத்துகிறது மற்றும் அதிக சக்தி தேவைப்படும் இடத்தில் ஒற்றை-துகள் வேறுபாடு இமேஜிங். சமீபத்திய வெற்றிகரமான அட்டோசெகண்ட் எக்ஸ்எஃப்எல் அட்டோசெகண்ட் அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்பத்தில் ஒரு முக்கிய சாதனையாகும், இது பெஞ்ச்டாப் எக்ஸ்ரே மூலங்களுடன் ஒப்பிடும்போது கிடைக்கக்கூடிய உச்ச சக்தியை ஆறு ஆர்டர்களுக்கும் அதிகமாக அதிகரிக்கிறது.

இலவச எலக்ட்ரான் ஒளிக்கதிர்கள்கூட்டு உறுதியற்ற தன்மையைப் பயன்படுத்தி தன்னிச்சையான உமிழ்வு அளவை விட அதிகமான பல ஆர்டர்களை துடிப்பு ஆற்றல்களைப் பெறலாம், இது சார்பியல் எலக்ட்ரான் கற்றை மற்றும் காந்த ஆஸிலேட்டரில் கதிர்வீச்சு புலத்தின் தொடர்ச்சியான தொடர்புகளால் ஏற்படுகிறது. கடினமான எக்ஸ்ரே வரம்பில் (சுமார் 0.01 என்எம் முதல் 0.1 என்எம் அலைநீளம் வரை), ஃபெல் மூட்டை சுருக்கம் மற்றும் பிந்தைய செறிவூட்டல் கூம்பு நுட்பங்களால் அடையப்படுகிறது. மென்மையான எக்ஸ்ரே வரம்பில் (சுமார் 0.1 என்எம் முதல் 10 என்எம் அலைநீளம்), ஃபெல் கேஸ்கேட் புதிய-ஸ்லைஸ் தொழில்நுட்பத்தால் செயல்படுத்தப்படுகிறது. சமீபத்தில், 100 ஜிகாவாட் அதிகபட்ச சக்தியைக் கொண்ட அட்டோசெகண்ட் பருப்பு வகைகள் மேம்பட்ட சுய-ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்ட தன்னிச்சையான உமிழ்வு (ஈசேஸ்) முறையைப் பயன்படுத்தி உருவாக்கப்படுவதாக அறிவிக்கப்பட்டுள்ளது.

லினாக் ஒத்திசைவிலிருந்து மென்மையான எக்ஸ்-ரே அட்டோசெகண்ட் துடிப்பு வெளியீட்டை பெருக்க XFEL ஐ அடிப்படையாகக் கொண்ட இரண்டு கட்ட பெருக்க முறையை ஆராய்ச்சி குழு பயன்படுத்தியதுஒளி மூலTW நிலைக்கு, அறிக்கையிடப்பட்ட முடிவுகளை விட அளவு மேம்பாட்டின் வரிசை. சோதனை அமைப்பு படம் 1 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. ESASE முறையின் அடிப்படையில், ஒளிச்சேர்க்கை உமிழ்ப்பான் அதிக தற்போதைய ஸ்பைக் கொண்ட எலக்ட்ரான் கற்றை பெற மாற்றியமைக்கப்படுகிறது, மேலும் இது அட்டோசெகண்ட் எக்ஸ்ரே பருப்புகளை உருவாக்க பயன்படுகிறது. ஆரம்ப துடிப்பு படம் 1 இன் மேல் இடது மூலையில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, எலக்ட்ரான் கற்றை ஸ்பைக்கின் முன் விளிம்பில் அமைந்துள்ளது. எக்ஸ்எஃப்எல் செறிவூட்டலை அடையும் போது, ​​எலக்ட்ரான் கற்றை எக்ஸ்-ரேயுடன் ஒரு காந்த அமுக்கி மூலம் ஒப்பிடும்போது தாமதமாகிறது, பின்னர் துடிப்பு எலக்ட்ரான் மாடுலேஷன் அல்லது ஃபெல் லேசரால் மாற்றியமைக்கப்படாத எலக்ட்ரான் கற்றை (புதிய துண்டு) உடன் தொடர்பு கொள்கிறது. இறுதியாக, புதிய துண்டுகளுடன் அட்டோசெகண்ட் பருப்புகளின் தொடர்பு மூலம் எக்ஸ்-கதிர்களை மேலும் பெருக்க இரண்டாவது காந்த அண்டுலேட்டர் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

படம். 1 சோதனை சாதன வரைபடம்; விளக்கம் நீளமான கட்ட இடத்தை (எலக்ட்ரான், பச்சை), தற்போதைய சுயவிவரம் (நீலம்) மற்றும் முதல்-வரிசை பெருக்கத்தால் (ஊதா) உற்பத்தி செய்யப்படும் கதிர்வீச்சைக் காட்டுகிறது. XTCAV, எக்ஸ்-பேண்ட் குறுக்கு குழி; சி.வி.எம்.ஐ, கோஆக்சியல் விரைவான மேப்பிங் இமேஜிங் அமைப்பு; FZP, ஃப்ரெஸ்னல் பேண்ட் பிளேட் ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டர்

அனைத்து அட்டோசெகண்ட் பருப்பு வகைகளும் சத்தத்திலிருந்து கட்டப்பட்டுள்ளன, எனவே ஒவ்வொரு துடிப்பிலும் வெவ்வேறு நிறமாலை மற்றும் நேர-டொமைன் பண்புகள் உள்ளன, ஆராய்ச்சியாளர்கள் இன்னும் விரிவாக ஆராய்ந்தனர். ஸ்பெக்ட்ராவைப் பொறுத்தவரை, அவர்கள் ஒரு ஃப்ரெஸ்னல் பேண்ட் பிளேட் ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டரைப் பயன்படுத்தி தனிப்பட்ட பருப்பு வகைகளின் ஸ்பெக்ட்ராவை வெவ்வேறு சமமான அண்டுலேட்டர் நீளங்களில் பயன்படுத்தினர், மேலும் இந்த ஸ்பெக்ட்ரா இரண்டாம் நிலை பெருக்கத்திற்குப் பிறகும் மென்மையான அலைவடிவங்களை பராமரிப்பதைக் கண்டறிந்தது, இது பருப்பு வகைகள் ஒரே மாதிரியாக இருப்பதைக் குறிக்கிறது. நேர களத்தில், கோண விளிம்பு அளவிடப்படுகிறது மற்றும் துடிப்பின் நேர டொமைன் அலைவடிவம் வகைப்படுத்தப்படுகிறது. படம் 1 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, எக்ஸ்ரே துடிப்பு வட்டமாக துருவப்படுத்தப்பட்ட அகச்சிவப்பு லேசர் துடிப்புடன் ஒன்றுடன் ஒன்று உள்ளது. எக்ஸ்ரே துடிப்பால் அயனியாக்கம் செய்யப்பட்ட ஒளிமின்னழுத்தங்கள் அகச்சிவப்பு லேசரின் திசையன் திறனுக்கு எதிர் திசையில் கோடுகளை உருவாக்கும். லேசரின் மின்சார புலம் நேரத்துடன் சுழலும் என்பதால், ஒளிமின்னழுத்தத்தின் வேக விநியோகம் எலக்ட்ரான் உமிழ்வின் நேரத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது, மேலும் உமிழ்வு நேரத்தின் கோண முறை மற்றும் ஒளிமின்னழுத்தத்தின் வேக விநியோகம் ஆகியவற்றுக்கு இடையிலான உறவு நிறுவப்பட்டுள்ளது. ஒளிமின்னழுத்த வேகத்தின் விநியோகம் ஒரு கோஆக்சியல் ஃபாஸ்ட் மேப்பிங் இமேஜிங் ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டரைப் பயன்படுத்தி அளவிடப்படுகிறது. விநியோகம் மற்றும் நிறமாலை முடிவுகளின் அடிப்படையில், அட்டோசெகண்ட் பருப்புகளின் நேர-டொமைன் அலைவடிவத்தை புனரமைக்க முடியும். படம் 2 (அ) துடிப்பு காலத்தின் விநியோகத்தைக் காட்டுகிறது, சராசரி 440 AS. இறுதியாக, துடிப்பு ஆற்றலை அளவிட எரிவாயு கண்காணிப்பு கண்டறிதல் பயன்படுத்தப்பட்டது, மேலும் படம் 2 (பி) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி உச்ச துடிப்பு சக்தி மற்றும் துடிப்பு காலத்திற்கு இடையிலான சிதறல் சதி கணக்கிடப்பட்டது. மூன்று உள்ளமைவுகள் வெவ்வேறு எலக்ட்ரான் கற்றை கவனம் செலுத்தும் நிலைமைகள், வேவர் கூனிங் நிலைமைகள் மற்றும் காந்த அமுக்கி தாமத நிலைமைகளுக்கு ஒத்திருக்கும். மூன்று உள்ளமைவுகளும் முறையே 150, 200, மற்றும் 260 µJ சராசரி துடிப்பு ஆற்றல்களைக் கொடுத்தன, அதிகபட்ச உச்ச சக்தி 1.1 TW.

படம் 2. (அ) அரை உயர முழு அகலத்தின் (FWHM) துடிப்பு காலத்தின் விநியோக ஹிஸ்டோகிராம்; (ஆ) உச்ச சக்தி மற்றும் துடிப்பு காலத்திற்கு ஒத்த சிதறல் சதி

கூடுதலாக, எக்ஸ்ரே பேண்டில் சொலிடன் போன்ற மேலதிக நிகழ்வின் நிகழ்வு முதன்முறையாக ஆய்வைக் கவனித்தது, இது பெருக்கத்தின் போது தொடர்ச்சியான துடிப்பு சுருக்கமாகத் தோன்றுகிறது. எலக்ட்ரான்களுக்கும் கதிர்வீச்சிற்கும் இடையிலான வலுவான தொடர்புகளால் இது ஏற்படுகிறது, ஆற்றல் எலக்ட்ரானில் இருந்து எக்ஸ்ரே துடிப்பின் தலைக்கு விரைவாக மாற்றப்பட்டு துடிப்பின் வால் இருந்து எலக்ட்ரானுக்கு மாற்றப்படுகிறது. இந்த நிகழ்வின் ஆழமான ஆய்வின் மூலம், சூப்பர் ரேடியேஷன் பெருக்க செயல்முறையை விரிவுபடுத்துவதன் மூலமும், சொலிடன் போன்ற பயன்முறையில் துடிப்பு சுருக்கத்தைப் பயன்படுத்துவதன் மூலமும் குறுகிய காலம் மற்றும் அதிக உச்ச சக்தி கொண்ட எக்ஸ்ரே பருப்புகளை மேலும் உணர முடியும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.