ເລເຊີກຳມະຈອນເອັກຊະເຣ attosecond ຊັ້ນ TW
ລັງສີເອັກສ໌ Attosecondເລເຊີຊີບພັລສ໌ທີ່ມີພະລັງງານສູງ ແລະ ໄລຍະເວລາກຳມະຈອນສັ້ນ ແມ່ນກຸນແຈສຳຄັນໃນການບັນລຸການສະແກນສະເປກໂຕຣສະໂຄປີທີ່ບໍ່ເປັນເສັ້ນຊື່ ແລະ ການຖ່າຍພາບການກະແຈກກະຈາຍລັງສີເອັກສ໌ທີ່ໄວຫຼາຍ. ທີມງານຄົ້ນຄວ້າໃນສະຫະລັດອາເມລິກາໄດ້ໃຊ້ລະບົບການສະແກນສອງຂັ້ນຕອນເລເຊີອີເລັກຕຣອນທີ່ບໍ່ມີລັງສີເອັກສ໌ເພື່ອສົ່ງຜົນໃຫ້ກຳມະຈອນ attosecond ແຍກອອກຈາກກັນ. ເມື່ອປຽບທຽບກັບລາຍງານທີ່ມີຢູ່, ພະລັງງານສູງສຸດໂດຍສະເລ່ຍຂອງກຳມະຈອນຈະເພີ່ມຂຶ້ນຕາມລຳດັບຄວາມສຳຄັນ, ພະລັງງານສູງສຸດສູງສຸດແມ່ນ 1.1 TW, ແລະພະລັງງານກາງແມ່ນຫຼາຍກວ່າ 100 μJ. ການສຶກສາຍັງໃຫ້ຫຼັກຖານທີ່ເຂັ້ມແຂງສຳລັບພຶດຕິກຳການແຜ່ລັງສີຄ້າຍຄື soliton ໃນພາກສະໜາມລັງສີ X.ເລເຊີພະລັງງານສູງໄດ້ຊຸກຍູ້ການຄົ້ນຄວ້າໃໝ່ໆຫຼາຍຂົງເຂດ, ລວມທັງຟີຊິກພາກສະໜາມສູງ, ການວິເຄາະດ້ວຍແສງ attosecond, ແລະ ເຄື່ອງເລັ່ງອະນຸພາກເລເຊີ. ໃນບັນດາເລເຊີທຸກປະເພດ, ລັງສີເອັກສ໌ຖືກນຳໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນການວິນິດໄສທາງການແພດ, ການກວດຫາຂໍ້ບົກຜ່ອງທາງອຸດສາຫະກຳ, ການກວດກາຄວາມປອດໄພ ແລະ ການຄົ້ນຄວ້າທາງວິທະຍາສາດ. ເລເຊີເອເລັກຕຣອນເສລີລັງສີເອັກສ໌ (XFEL) ສາມາດເພີ່ມພະລັງງານລັງສີເອັກສ໌ສູງສຸດໄດ້ຫຼາຍລຳດັບເມື່ອທຽບກັບເຕັກໂນໂລຊີການສ້າງລັງສີເອັກສ໌ອື່ນໆ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງຂະຫຍາຍການນຳໃຊ້ລັງສີເອັກສ໌ໄປສູ່ຂົງເຂດການວິເຄາະດ້ວຍແສງ nonlinear ແລະການຖ່າຍພາບການກະແຈກກະຈາຍອະນຸພາກດ່ຽວບ່ອນທີ່ຕ້ອງການພະລັງງານສູງ. ການວິເຄາະດ້ວຍແສງ attosecond XFEL ທີ່ປະສົບຜົນສຳເລັດເມື່ອບໍ່ດົນມານີ້ແມ່ນຜົນສຳເລັດທີ່ສຳຄັນໃນວິທະຍາສາດແລະເຕັກໂນໂລຊີ attosecond, ໂດຍເພີ່ມພະລັງງານສູງສຸດທີ່ມີຢູ່ຫຼາຍກວ່າຫົກລຳດັບເມື່ອທຽບກັບແຫຼ່ງລັງສີເອັກສ໌ແບບຕັ້ງໂຕະ.
ເລເຊີເອເລັກຕຣອນເສລີສາມາດໄດ້ຮັບພະລັງງານກຳມະຈອນທີ່ສູງກວ່າລະດັບການປ່ອຍອາຍພິດທີ່ເກີດຂຶ້ນເອງຫຼາຍລຳດັບໂດຍໃຊ້ຄວາມບໍ່ສະຖຽນລະພາບລວມ, ເຊິ່ງເກີດຈາກການພົວພັນຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຂອງພາກສະໜາມລັງສີໃນລຳແສງເອເລັກຕຣອນແບບ relativistic ແລະຕົວສັ່ນແມ່ເຫຼັກ. ໃນຊ່ວງລັງສີເອັກສ໌ແຂງ (ປະມານ 0.01 nm ຫາ 0.1 nm ຄວາມຍາວຄື້ນ), FEL ແມ່ນບັນລຸໄດ້ໂດຍການບີບອັດມັດ ແລະ ເຕັກນິກການ coning ຫຼັງການອີ່ມຕົວ. ໃນຊ່ວງລັງສີເອັກສ໌ອ່ອນ (ປະມານ 0.1 nm ຫາ 10 nm ຄວາມຍາວຄື້ນ), FEL ແມ່ນປະຕິບັດໂດຍເທັກໂນໂລຍີ cascade fresh-slice. ເມື່ອບໍ່ດົນມານີ້, ກຳມະຈອນ attosecond ທີ່ມີພະລັງງານສູງສຸດ 100 GW ໄດ້ຖືກລາຍງານວ່າຖືກສ້າງຂຶ້ນໂດຍໃຊ້ວິທີການປ່ອຍອາຍພິດທີ່ເກີດຂຶ້ນເອງທີ່ຂະຫຍາຍອອກ (ESASE).
ທີມງານຄົ້ນຄວ້າໄດ້ໃຊ້ລະບົບການຂະຫຍາຍສອງຂັ້ນຕອນໂດຍອີງໃສ່ XFEL ເພື່ອຂະຫຍາຍຜົນຜະລິດກຳມະຈອນ attosecond ຂອງລັງສີ X ອ່ອນຈາກ linac coherentແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງໃນລະດັບ TW, ເຊິ່ງເປັນການປັບປຸງທີ່ມີລະດັບສູງກວ່າຜົນໄດ້ຮັບທີ່ລາຍງານ. ການຕັ້ງຄ່າການທົດລອງແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 1. ອີງຕາມວິທີການ ESASE, ຕົວປ່ອຍແສງ photocathode ຈະຖືກມອດເພື່ອໃຫ້ໄດ້ລຳແສງເອເລັກຕຣອນທີ່ມີກະແສໄຟຟ້າສູງ, ແລະຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອສ້າງກໍາມະຈອນ X-ray attosecond. ກໍາມະຈອນເບື້ອງຕົ້ນຕັ້ງຢູ່ແຄມດ້ານໜ້າຂອງກ້ານແສງຂອງລໍາແສງເອເລັກຕຣອນ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ແຈເບື້ອງຊ້າຍດ້ານເທິງຂອງຮູບທີ 1. ເມື່ອ XFEL ຮອດຈຸດອີ່ມຕົວ, ລໍາແສງເອເລັກຕຣອນຈະຖືກຊັກຊ້າທຽບກັບລັງສີ X ໂດຍເຄື່ອງອັດແມ່ເຫຼັກ, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນກໍາມະຈອນຈະພົວພັນກັບລໍາແສງເອເລັກຕຣອນ (ຊິ້ນສ່ວນສົດ) ທີ່ບໍ່ໄດ້ຖືກດັດແປງໂດຍການມອດ ESASE ຫຼືເລເຊີ FEL. ສຸດທ້າຍ, ຕົວຄວບຄຸມແມ່ເຫຼັກອັນທີສອງຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຂະຫຍາຍລັງສີ X ຕື່ມອີກໂດຍຜ່ານການພົວພັນຂອງກໍາມະຈອນ attosecond ກັບຊິ້ນສ່ວນສົດ.
ຮູບທີ 1 ແຜນວາດອຸປະກອນທົດລອງ; ຮູບແຕ້ມສະແດງໃຫ້ເຫັນຊ່ອງວ່າງໄລຍະຕາມລວງຍາວ (ແຜນວາດເວລາ-ພະລັງງານຂອງເອເລັກຕຣອນ, ສີຂຽວ), ໂປຣໄຟລ໌ກະແສໄຟຟ້າ (ສີຟ້າ), ແລະ ລັງສີທີ່ຜະລິດໂດຍການຂະຫຍາຍລະດັບທີໜຶ່ງ (ສີມ່ວງ). XTCAV, ຊ່ອງຂວາງ X-band; cVMI, ລະບົບການສ້າງແຜນທີ່ການຖ່າຍພາບແບບໄວຮ່ວມກັບກັນ; FZP, ເຄື່ອງວັດແທກແຜ່ນແຖບ Fresnel
ກຳມະຈອນ attosecond ທັງໝົດແມ່ນສ້າງຂຶ້ນຈາກສຽງລົບກວນ, ດັ່ງນັ້ນກຳມະຈອນແຕ່ລະອັນຈຶ່ງມີຄຸນສົມບັດທາງສະເປກຕຣຳ ແລະ ໂດເມນເວລາທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ເຊິ່ງນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ຄົ້ນຄວ້າຢ່າງລະອຽດ. ໃນດ້ານສະເປກຕຣຳ, ພວກເຂົາໄດ້ໃຊ້ເຄື່ອງວັດແທກແຜ່ນ Fresnel ເພື່ອວັດແທກສະເປກຕຣຳຂອງກຳມະຈອນແຕ່ລະອັນທີ່ມີຄວາມຍາວຂອງຄື້ນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ແລະພົບວ່າສະເປກຕຣຳເຫຼົ່ານີ້ຮັກສາຮູບແບບຄື້ນທີ່ລຽບເຖິງແມ່ນວ່າຫຼັງຈາກການຂະຫຍາຍຂັ້ນສອງ, ຊີ້ບອກວ່າກຳມະຈອນຍັງຄົງເປັນແບບ unimodal. ໃນໂດເມນເວລາ, ຂອບມຸມຖືກວັດແທກ ແລະຮູບແບບຄື້ນໂດເມນເວລາຂອງກຳມະຈອນແມ່ນມີລັກສະນະ. ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 1, ກຳມະຈອນລັງສີ X ແມ່ນຊ້ອນກັນກັບກຳມະຈອນເລເຊີອິນຟາເຣດທີ່ມີຂົ້ວວົງກົມ. ໂຟໂຕເອເລັກຕຣອນທີ່ຖືກໄອອອນໂດຍກຳມະຈອນລັງສີ X ຈະສ້າງເສັ້ນໃນທິດທາງກົງກັນຂ້າມກັບທ່າແຮງເວັກເຕີຂອງເລເຊີອິນຟາເຣດ. ເນື່ອງຈາກວ່າສະໜາມໄຟຟ້າຂອງເລເຊີໝຸນໄປຕາມເວລາ, ການແຈກຢາຍໂມເມນຕຳຂອງໂຟໂຕເອເລັກຕຣອນແມ່ນຖືກກຳນົດໂດຍເວລາຂອງການປ່ອຍເອເລັກຕຣອນ, ແລະ ຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງຮູບແບບມຸມຂອງເວລາການປ່ອຍ ແລະ ການແຈກຢາຍໂມເມນຕຳຂອງໂຟໂຕເອເລັກຕຣອນຈຶ່ງຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນ. ການແຈກຢາຍຂອງໂມເມນຕຳໂຟໂຕເອເລັກຕຣອນຖືກວັດແທກໂດຍໃຊ້ເຄື່ອງສະເປກໂຕຣມິເຕີການຖ່າຍພາບແບບ coaxial fast mapping. ອີງຕາມຜົນໄດ້ຮັບການແຈກຢາຍ ແລະ spectral, ຮູບແບບຄື້ນໂດເມນເວລາຂອງກຳມະຈອນ attosecond ສາມາດສ້າງຄືນໃໝ່ໄດ້. ຮູບທີ 2 (a) ສະແດງໃຫ້ເຫັນການແຈກຢາຍຂອງໄລຍະເວລາກຳມະຈອນ, ໂດຍມີຄ່າກາງ 440 as. ສຸດທ້າຍ, ເຄື່ອງກວດຈັບອາຍແກັສໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອວັດແທກພະລັງງານກຳມະຈອນ, ແລະຕາຕະລາງການກະແຈກກະຈາຍລະຫວ່າງພະລັງງານກຳມະຈອນສູງສຸດ ແລະ ໄລຍະເວລາກຳມະຈອນ ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 2 (b) ໄດ້ຖືກຄິດໄລ່. ການຕັ້ງຄ່າທັງສາມສອດຄ່ອງກັບເງື່ອນໄຂການໂຟກັດລຳແສງເອເລັກຕຣອນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ເງື່ອນໄຂ waver coning ແລະ ເງື່ອນໄຂການຊັກຊ້າຂອງເຄື່ອງອັດແມ່ເຫຼັກ. ການຕັ້ງຄ່າທັງສາມໄດ້ໃຫ້ພະລັງງານກຳມະຈອນສະເລ່ຍ 150, 200, ແລະ 260 µJ, ຕາມລໍາດັບ, ໂດຍມີພະລັງງານສູງສຸດ 1.1 TW.
ຮູບທີ 2. (ກ) ຮິສໂຕແກຣມການແຈກຢາຍຂອງໄລຍະເວລາກຳມະຈອນຄວາມກວ້າງເຕັມ (FWHM) ເຄິ່ງຄວາມສູງ; (ຂ) ແຜນຜັງກະແຈກກະຈາຍທີ່ສອດຄ້ອງກັບພະລັງງານສູງສຸດ ແລະ ໄລຍະເວລາກຳມະຈອນ
ນອກຈາກນັ້ນ, ການສຶກສາຍັງໄດ້ສັງເກດເຫັນເປັນຄັ້ງທຳອິດກ່ຽວກັບປະກົດການຂອງການປ່ອຍແສງຄ້າຍຄືໂຊລິຕອນໃນແຖບລັງສີເອັກສ໌, ເຊິ່ງປະກົດວ່າເປັນການຫົດຕົວຂອງກຳມະຈອນຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງໃນລະຫວ່າງການຂະຫຍາຍ. ມັນເກີດຈາກການພົວພັນທີ່ແຂງແຮງລະຫວ່າງເອເລັກຕຣອນ ແລະ ລັງສີ, ໂດຍມີພະລັງງານຖືກຖ່າຍໂອນຢ່າງໄວວາຈາກເອເລັກຕຣອນໄປຫາຫົວຂອງກຳມະຈອນລັງສີເອັກສ໌ ແລະ ກັບຄືນສູ່ເອເລັກຕຣອນຈາກຫາງຂອງກຳມະຈອນ. ຜ່ານການສຶກສາຢ່າງເລິກເຊິ່ງກ່ຽວກັບປະກົດການນີ້, ຄາດວ່າກຳມະຈອນລັງສີເອັກສ໌ທີ່ມີໄລຍະເວລາສັ້ນກວ່າ ແລະ ພະລັງງານສູງສຸດທີ່ສູງກວ່າສາມາດຮັບຮູ້ໄດ້ຕື່ມອີກໂດຍການຂະຫຍາຍຂະບວນການຂະຫຍາຍລັງສີເອັກສ໌ ແລະ ໃຊ້ປະໂຫຍດຈາກການຫົດຕົວຂອງກຳມະຈອນໃນຮູບແບບຄ້າຍຄືໂຊລິຕອນ.
ເວລາໂພສ: ພຶດສະພາ-27-2024