TW வகை அட்டோசெகண்ட் எக்ஸ்-கதிர் துடிப்பு லேசர்
அட்டோசெகண்ட் எக்ஸ்-கதிர்துடிப்பு லேசர்அதிக சக்தி மற்றும் குறுகிய துடிப்பு கால அளவு ஆகியவை அதிவேக நேரியல் அல்லாத நிறமாலையியல் மற்றும் எக்ஸ்-கதிர் விளிம்புப் படமாக்கலை அடைவதற்கான திறவுகோலாகும். அமெரிக்காவில் உள்ள ஆய்வுக் குழு இரண்டு-நிலை அடுக்குத் தொடரைப் பயன்படுத்தியது.எக்ஸ்-கதிர் இலவச எலக்ட்ரான் லேசர்கள்தனித்த அட்டோசெகண்ட் துடிப்புகளை வெளியிடுவதற்கு. தற்போதுள்ள அறிக்கைகளுடன் ஒப்பிடுகையில், துடிப்புகளின் சராசரி உச்ச ஆற்றல் பத்து மடங்கு அதிகரித்துள்ளது, அதிகபட்ச உச்ச ஆற்றல் 1.1 TW ஆகவும், இடைநிலை ஆற்றல் 100 μJ க்கும் அதிகமாகவும் உள்ளது. இந்த ஆய்வு, எக்ஸ்-கதிர் புலத்தில் சாலிடான் போன்ற சூப்பர்ரேடியேஷன் நடத்தைக்கான வலுவான சான்றுகளையும் வழங்குகிறது.உயர் ஆற்றல் லேசர்கள்உயர்-புல இயற்பியல், அட்டோநொடி நிறமாலையியல் மற்றும் லேசர் துகள் முடுக்கிகள் உள்ளிட்ட பல புதிய ஆராய்ச்சித் துறைகளை இவை முன்னெடுத்துள்ளன. அனைத்து வகையான லேசர்களிலும், எக்ஸ்-கதிர்கள் மருத்துவ நோயறிதல், தொழில்துறை குறைபாடுகளைக் கண்டறிதல், பாதுகாப்பு ஆய்வு மற்றும் அறிவியல் ஆராய்ச்சி ஆகியவற்றில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. மற்ற எக்ஸ்-கதிர் உருவாக்கும் தொழில்நுட்பங்களுடன் ஒப்பிடும்போது, எக்ஸ்-கதிர் கட்டற்ற-எலக்ட்ரான் லேசர் (XFEL) உச்சபட்ச எக்ஸ்-கதிர் ஆற்றலை பல மடங்கு அதிகரிக்க முடியும். இதன் மூலம், அதிக ஆற்றல் தேவைப்படும் நேரியல் அல்லாத நிறமாலையியல் மற்றும் ஒற்றைத் துகள் விளிம்புச்சிதறல் படிமமாக்கல் போன்ற துறைகளுக்கு எக்ஸ்-கதிர்களின் பயன்பாட்டை இது விரிவுபடுத்துகிறது. சமீபத்திய வெற்றிகரமான அட்டோநொடி XFEL, அட்டோநொடி அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்பத்தில் ஒரு பெரும் சாதனையாகும். இது, மேசைமேல் வைக்கப்படும் எக்ஸ்-கதிர் மூலங்களுடன் ஒப்பிடும்போது, கிடைக்கக்கூடிய உச்சபட்ச ஆற்றலை ஆறு மடங்குக்கும் மேலாக அதிகரிக்கிறது.
இலவச எலக்ட்ரான் லேசர்கள்சார்பியல் எலக்ட்ரான் கற்றையில் உள்ள கதிர்வீச்சுப் புலம் மற்றும் காந்த அலைவி ஆகியவற்றின் தொடர்ச்சியான இடைவினையால் ஏற்படும் கூட்டு நிலைத்தன்மையின்மையைப் பயன்படுத்தி, தன்னிச்சையான உமிழ்வு அளவை விடப் பல மடங்கு அதிகமான துடிப்பு ஆற்றல்களைப் பெற முடியும். கடினமான எக்ஸ்-கதிர் வரம்பில் (சுமார் 0.01 நானோமீட்டர் முதல் 0.1 நானோமீட்டர் அலைநீளம் வரை), கற்றை அமுக்கம் மற்றும் செறிவூட்டலுக்குப் பிந்தைய கூம்பு நுட்பங்கள் மூலம் FEL அடையப்படுகிறது. மென்மையான எக்ஸ்-கதிர் வரம்பில் (சுமார் 0.1 நானோமீட்டர் முதல் 10 நானோமீட்டர் அலைநீளம் வரை), அடுக்கு புதிய-துண்டு தொழில்நுட்பம் மூலம் FEL செயல்படுத்தப்படுகிறது. சமீபத்தில், மேம்படுத்தப்பட்ட சுய-பெருக்கப்பட்ட தன்னிச்சையான உமிழ்வு (ESASE) முறையைப் பயன்படுத்தி 100 ஜிகாவாட் உச்ச சக்தி கொண்ட அட்டோசெகண்ட் துடிப்புகள் உருவாக்கப்பட்டதாக அறிவிக்கப்பட்டுள்ளன.
ஆராய்ச்சிக் குழு, லினாக் கோஹரென்ட்டிலிருந்து வெளிவரும் மென் எக்ஸ்-கதிர் அட்டோசெகண்ட் துடிப்பு வெளியீட்டைப் பெருக்குவதற்காக, XFEL-ஐ அடிப்படையாகக் கொண்ட இரு-நிலை பெருக்க அமைப்பைப் பயன்படுத்தியது.ஒளி மூலம்TW நிலை வரை, அறிவிக்கப்பட்ட முடிவுகளை விட பத்து மடங்கு மேம்பாடு. சோதனை அமைப்பு படம் 1-இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. ESASE முறையின் அடிப்படையில், அதிக மின்னோட்டத் துடிப்புடன் கூடிய எலக்ட்ரான் கற்றையைப் பெறுவதற்காக ஒளிக்கத்தோட் உமிப்பான் பண்பேற்றம் செய்யப்படுகிறது, மேலும் இது அட்டோசெகண்ட் எக்ஸ்-கதிர் துடிப்புகளை உருவாக்கப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. படம் 1-இன் மேல் இடது மூலையில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, ஆரம்பத் துடிப்பு எலக்ட்ரான் கற்றையின் துடிப்பின் முன் விளிம்பில் அமைந்துள்ளது. XFEL செறிவூட்டலை அடையும்போது, ஒரு காந்த அமுக்கி மூலம் எலக்ட்ரான் கற்றை எக்ஸ்-கதிரை விட தாமதப்படுத்தப்படுகிறது, பின்னர் அந்தத் துடிப்பு, ESASE பண்பேற்றம் அல்லது FEL லேசர் மூலம் மாற்றியமைக்கப்படாத எலக்ட்ரான் கற்றையுடன் (புதிய துண்டு) தொடர்பு கொள்கிறது. இறுதியாக, அட்டோசெகண்ட் துடிப்புகள் புதிய துண்டுடன் தொடர்பு கொள்வதன் மூலம் எக்ஸ்-கதிர்களை மேலும் பெருக்குவதற்கு இரண்டாவது காந்த அலைவுருவாக்கி பயன்படுத்தப்படுகிறது.
படம் 1 சோதனைச் சாதன வரைபடம்; இந்த விளக்கப்படம் நீள்வட்டக் கட்டவெளி (எலக்ட்ரானின் நேர-ஆற்றல் வரைபடம், பச்சை), மின்னோட்ட விவரம் (நீலம்), மற்றும் முதல்-வரிசைப் பெருக்கத்தால் உருவாகும் கதிர்வீச்சு (ஊதா) ஆகியவற்றைக் காட்டுகிறது. XTCAV, எக்ஸ்-பட்டை குறுக்குக் குழி; cVMI, ஒருங்கச்சு விரைவு வரைபடப் படமாக்கல் அமைப்பு; FZP, ஃப்ரெஸ்னெல் பட்டைத் தட்டு நிறமாலைமானி.
அனைத்து அட்டோசெகண்ட் துடிப்புகளும் இரைச்சலிலிருந்து உருவாக்கப்படுவதால், ஒவ்வொரு துடிப்பும் வெவ்வேறு நிறமாலை மற்றும் நேர-களப் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது, இவற்றை ஆராய்ச்சியாளர்கள் மேலும் விரிவாக ஆராய்ந்தனர். நிறமாலைகளைப் பொறுத்தவரை, அவர்கள் ஒரு ஃப்ரெஸ்னல் பேண்ட் பிளேட் ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டரைப் பயன்படுத்தி, வெவ்வேறு சமமான அன்டுலேட்டர் நீளங்களில் தனிப்பட்ட துடிப்புகளின் நிறமாலைகளை அளந்தனர். மேலும், இரண்டாம் நிலை பெருக்கத்திற்குப் பிறகும் இந்த நிறமாலைகள் மென்மையான அலைவடிவங்களைப் பராமரித்ததைக் கண்டறிந்தனர், இது துடிப்புகள் ஒருமுகமாகவே இருந்தன என்பதைக் குறிக்கிறது. நேரக் களத்தில், கோண விளிம்பு அளவிடப்பட்டு, துடிப்பின் நேரக் கள அலைவடிவம் வகைப்படுத்தப்படுகிறது. படம் 1-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, எக்ஸ்-கதிர் துடிப்பு வட்டவடிவமாக முனைவாக்கப்பட்ட அகச்சிவப்பு லேசர் துடிப்புடன் மேற்பொருந்துகிறது. எக்ஸ்-கதிர் துடிப்பால் அயனியாக்கப்பட்ட ஃபோட்டோஎலக்ட்ரான்கள், அகச்சிவப்பு லேசரின் திசையன் ஆற்றலுக்கு எதிர் திசையில் கீற்றுகளை உருவாக்கும். லேசரின் மின்புலம் நேரத்துடன் சுழல்வதால், ஃபோட்டோஎலக்ட்ரானின் உந்தப் பரவல், எலக்ட்ரான் உமிழ்வின் நேரத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது, மேலும் உமிழ்வு நேரத்தின் கோணப் பயன்முறைக்கும் ஃபோட்டோஎலக்ட்ரானின் உந்தப் பரவலுக்கும் இடையிலான தொடர்பு நிறுவப்படுகிறது. ஒரு கோஆக்சியல் ஃபாஸ்ட் மேப்பிங் இமேஜிங் ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டரைப் பயன்படுத்தி ஃபோட்டோஎலக்ட்ரான் உந்தத்தின் பரவல் அளவிடப்படுகிறது. பரவல் மற்றும் நிறமாலை முடிவுகளின் அடிப்படையில், அட்டோசெகண்ட் துடிப்புகளின் நேர-கள அலைவடிவத்தை மீண்டும் உருவாக்க முடியும். படம் 2 (அ) துடிப்பு கால அளவின் பரவலைக் காட்டுகிறது, இதன் இடைநிலை 440 அட்டோசெகண்ட் ஆகும். இறுதியாக, துடிப்பு ஆற்றலை அளவிட வாயு கண்காணிப்பு உணரி பயன்படுத்தப்பட்டது, மேலும் படம் 2 (ஆ)-வில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, உச்ச துடிப்பு சக்திக்கும் துடிப்பு கால அளவுக்கும் இடையிலான சிதறல் வரைபடம் கணக்கிடப்பட்டது. இந்த மூன்று உள்ளமைப்புகளும் வெவ்வேறு எலக்ட்ரான் கற்றை குவியும் நிலைமைகள், வேவர் கோனிங் நிலைமைகள் மற்றும் காந்த அமுக்கி தாமத நிலைமைகளுக்கு ஒத்திருக்கின்றன. இந்த மூன்று உள்ளமைப்புகளும் முறையே 150, 200, மற்றும் 260 µJ சராசரி துடிப்பு ஆற்றல்களையும், 1.1 TW அதிகபட்ச உச்ச சக்தியையும் அளித்தன.
படம் 2. (அ) அரை-உயர முழு அகல (FWHM) துடிப்பு கால அளவின் பரவல் வரைபடம்; (ஆ) உச்ச ஆற்றல் மற்றும் துடிப்பு கால அளவுக்குரிய சிதறல் வரைபடம்.
மேலும், இந்த ஆய்வில் எக்ஸ்-கதிர் பட்டையில் சாலிடான் போன்ற சூப்பர்எமிஷன் என்ற நிகழ்வு முதன்முறையாகக் கண்டறியப்பட்டது. இது பெருக்கத்தின் போது தொடர்ச்சியான துடிப்புச் சுருக்கமாகத் தோன்றுகிறது. எலக்ட்ரான்களுக்கும் கதிர்வீச்சுக்கும் இடையிலான வலுவான இடைவினையால் இது ஏற்படுகிறது. இதில், ஆற்றலானது எலக்ட்ரானிலிருந்து எக்ஸ்-கதிர் துடிப்பின் தலைப்பகுதிக்கும், துடிப்பின் வால் பகுதியிலிருந்து மீண்டும் எலக்ட்ரானுக்கும் வேகமாகப் பரிமாற்றப்படுகிறது. இந்த நிகழ்வை ஆழமாக ஆய்வு செய்வதன் மூலம், சூப்பர்ரேடியேஷன் பெருக்கச் செயல்முறையை விரிவுபடுத்தி, சாலிடான் போன்ற முறையில் ஏற்படும் துடிப்புச் சுருக்கத்தைப் பயன்படுத்திக் கொள்வதன் மூலம், குறைந்த கால அளவு மற்றும் அதிக உச்ச ஆற்றல் கொண்ட எக்ஸ்-கதிர் துடிப்புகளை மேலும் உருவாக்க முடியும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.
பதிவிட்ட நேரம்: மே-27-2024