TW klas attosecond X-ray lazè batman kè

TW klas attosecond X-ray lazè batman kè
Attosecond X-raylazè batman kèak gwo pouvwa ak kout batman dire se kle nan reyalize ultrarapid nonlineary spectroskopi ak X-ray difraksyon D. Ekip rechèch la nan peyi Etazini te itilize yon kaskad de etapX-ray lazè elèktron gratisbay pwodiksyon pulsasyon attosecond disrè. Konpare ak rapò ki deja egziste, pouvwa pik mwayèn nan pulsasyon yo ogmante pa yon lòd nan grandè, pouvwa maksimòm nan pik se 1.1 TW, ak enèji nan medyàn se plis pase 100 μJ. Etid la tou bay prèv fò pou konpòtman superradyasyon soliton-tankou nan jaden an X-ray.Lazè gwo enèjite kondwi anpil nouvo domèn rechèch, ki gen ladan segondè-field fizik, attosecond spèktroskopi, ak akseleratè patikil lazè. Pami tout kalite lazè, radyografi yo lajman ki itilize nan dyagnostik medikal, deteksyon defo endistriyèl, enspeksyon sekirite ak rechèch syantifik. X-ray gratis-elektron lazè a (XFEL) ka ogmante pouvwa a pik X-ray pa plizyè lòd nan grandè konpare ak lòt teknoloji jenerasyon radyografi, konsa pwolonje aplikasyon an nan radyografi nan jaden an nan espektroskopi ki pa lineyè ak sèl- D 'difraksyon patikil kote gwo pouvwa nesesè. Dènye siksè XFEL attosecond a se yon gwo reyalizasyon nan syans ak teknoloji attosecond, ogmante pik pouvwa ki disponib nan plis pase sis lòd nan grandè konpare ak sous radyografi benchtop.

Lazè elèktron gratiska jwenn enèji batman kè anpil lòd nan grandè pi wo pase nivo emisyon espontane a lè l sèvi avèk enstabilite kolektif, ki se koze pa entèraksyon kontinyèl nan jaden an radyasyon nan gwo bout bwa a elèktron relativis ak osilator mayetik la. Nan seri radyografi difisil (apeprè 0.01 nm a 0.1 nm longèdonn), FEL reyalize pa konpresyon pake ak teknik koning pòs-saturation. Nan seri radyografi mou (apeprè 0.1 nm a 10 nm longèdonn), FEL aplike pa teknoloji kaskad fre-tranch. Dènyèman, pulsasyon attosecond ak yon pik pouvwa 100 GW yo te rapòte ke yo te pwodwi lè l sèvi avèk metòd la amelyore pwòp tèt ou-amplifye emisyon espontane (ESASE).

Ekip rechèch la te itilize yon sistèm anplifikasyon de-etap ki baze sou XFEL pou anplifye pwodiksyon batman kè atosecond X-ray mou soti nan linac koyeran.sous limyènan nivo TW a, yon lòd nan grandè amelyorasyon sou rezilta rapòte yo. Konfigirasyon eksperimantal la montre nan Figi 1. Ki baze sou metòd ESASE, emetè fotokatòd la modulation pou jwenn yon gwo bout bwa elèktron ak yon gwo Spike aktyèl, epi li itilize pou jenere pulsasyon radyografi attosecond. Batman inisyal la sitiye nan kwen an devan Spike nan gwo bout bwa a elèktron, jan yo montre nan kwen siperyè agòch nan Figi 1. Lè XFEL la rive nan saturation, gwo bout bwa a elèktron retade parapò ak radyografi a pa yon COMPRESSOR mayetik, ak Lè sa a, batman kè a reyaji ak gwo bout bwa a elèktron (frach tranch) ki pa modifye pa modulasyon nan ESASE oswa FEL lazè. Finalman, yo itilize yon dezyèm ondulateur mayetik pou plis anplifye reyon X yo atravè entèraksyon pulsasyon attosecond ak tranch fre a.

FIG. 1 Dyagram aparèy eksperimantal; Ilistrasyon an montre espas faz lonjitidinal la (dyagram tan-enèji elèktron an, vèt), pwofil aktyèl la (ble), ak radyasyon ki pwodui nan anplifikasyon premye lòd (koulè wouj violèt). XTCAV, X-band transverse kavite; cVMI, kowaksyal rapid sistèm imaj kat; FZP, Fresnel band plak espektwomèt

Tout pulsasyon attosecond yo bati soti nan bri, kidonk chak batman gen diferan pwopriyete espèk ak tan-domèn, ki chèchè yo eksplore an plis detay. An tèm de spectre, yo te itilize yon espektromètr plak Fresnel pou mezire spectre nan pulsasyon endividyèl nan diferan longè ondulateur ekivalan, epi yo te jwenn ke spectre sa yo kenbe fòm ond lis menm apre anplifikasyon segondè, ki endike ke pulsasyon yo rete unimodal. Nan domèn tan an, yo mezire plizyer angilè a epi yo karakterize fòm ond nan domèn tan nan batman kè a. Jan yo montre nan Figi 1, batman kè X-ray sipèpoze ak batman lazè enfrawouj ki polarize sikilè. Foto-elektron yo ionize pa batman radyografi a pral pwodwi tach nan direksyon opoze a potansyèl vektè lazè enfrawouj la. Paske jaden elektrik lazè a wotasyon ak tan, distribisyon momantòm fotoelektron an detèmine pa tan emisyon elektwon an, epi relasyon ki genyen ant mòd angilè tan emisyon an ak distribisyon momantòm fotoelektron an etabli. Distribisyon momantòm foto-elektron mezire lè l sèvi avèk yon espektwomèt imaj kowaksyal rapid kat. Ki baze sou distribisyon an ak rezilta espèk yo, yo ka rekonstwi fòm ond nan domèn tan nan pulsasyon attosecond. Figi 2 (a) montre distribisyon batman kè dire, ak yon medyàn de 440 as. Finalman, detektè siveyans gaz la te itilize pou mezire enèji batman kè a, epi yo te kalkile trase dispèsyon ant pouvwa batman kè pik la ak dire batman kè a jan yo montre nan Figi 2 (b). Twa konfigirasyon yo koresponn ak diferan kondisyon konsantre elektwon gwo bout bwa, kondisyon koning waver ak kondisyon reta mayetik COMPRESSOR. Twa konfigirasyon yo te bay enèji batman kè mwayèn 150, 200, ak 260 µJ, respektivman, ak yon maksimòm pik pouvwa a 1.1 TW.

Figi 2. (a) Distribisyon istogram mwatye wotè tout lajè (FWHM) dire batman kè; (b) Tracé dispèsyon ki koresponn ak pik pouvwa ak dire batman kè

Anplis de sa, etid la tou obsève pou premye fwa fenomèn nan superemission soliton-tankou nan gwoup la radyografi, ki parèt kòm yon mantèg batman kè kontinyèl pandan anplifikasyon. Li se koze pa yon entèraksyon fò ant elektwon ak radyasyon, ak enèji rapidman transfere soti nan elèktron nan tèt la nan batman kè a X-ray ak tounen nan elektwon an soti nan ke a nan batman kè a. Atravè etid an pwofondè nan fenomèn sa a, li espere ke pulsasyon X-ray ki gen pi kout dire ak pi wo pik pouvwa ka plis reyalize pa pwolonje pwosesis la anplifikasyon superradiation ak pran avantaj de mantèg batman kè nan mòd soliton-tankou.