TW سىنىپى ئاتسېكوند X نۇرى تومۇر لازېر

TW سىنىپى ئاتسېكوند X نۇرى تومۇر لازېر
Attosecond X نۇرىتومۇر لازېريۇقىرى قۇۋۋەت ۋە قىسقا تومۇرنىڭ ئۇزۇنلۇقى ئۇلترا بىنەپشە نۇرسىز سپېكتروسكوپ ۋە رېنتىگېن نۇرى دىففراكسىيە تەسۋىرىنى ئەمەلگە ئاشۇرۇشنىڭ ئاچقۇچى. ئامېرىكىدىكى تەتقىقات گۇرۇپپىسى ئىككى باسقۇچلۇق كاساتنى ئىشلەتكەنرېنتىگېن ھەقسىز ئېلېكترونلۇق لازېرسۈزۈك ئاتسېكوند تومۇرنى چىقىرىش. ھازىرقى دوكلاتلارغا سېلىشتۇرغاندا ، تومۇرنىڭ ئوتتۇرىچە چوققا كۈچى چوڭ-كىچىكلىك تەرتىپى بىلەن ئۆسىدۇ ، ئەڭ يۇقىرى چوققا قۇۋۋىتى 1.1 TW ، ئوتتۇراھال ئېنېرگىيە 100 μJ دىن ئاشىدۇ. بۇ تەتقىقات يەنە X نۇرى ساھەسىدىكى سولتونغا ئوخشاش دەرىجىدىن تاشقىرى دەرىجىدىن تاشقىرى ھەرىكەتنى كۈچلۈك ئىسپات بىلەن تەمىنلەيدۇ.يۇقىرى ئېنېرگىيەلىك لازېريۇقىرى ساھە فىزىكىسى ، ئاتسېكوند سپېكتروسكوپى ۋە لازېر زەررىچىسى تېزلەتكۈچ قاتارلىق نۇرغۇن يېڭى تەتقىقات ساھەلىرىنى ئىلگىرى سۈردى. ھەر خىل لازېرلار ئىچىدە X نۇرى داۋالاش دىئاگنوز قويۇش ، سانائەتتىكى نۇقسانلارنى بايقاش ، بىخەتەرلىك تەكشۈرۈشى ۋە ئىلمىي تەتقىقاتتا كەڭ قوللىنىلىدۇ. X نۇرى ھەقسىز ئېلېكترونلۇق لازېر (XFEL) باشقا X نۇرى ھاسىل قىلىش تېخنىكىسىغا سېلىشتۇرغاندا ، بىر نەچچە چوڭلۇقتىكى زاكاز ئارقىلىق چوققا رېنتىگېن نۇرىنى ئاشۇرالايدۇ ، بۇنىڭ بىلەن X نۇرىنىڭ سىزىقسىز سپېكتروسكوپ ۋە يەككە ساھەگە كېڭەيتىلىدۇ. يۇقىرى قۇۋۋەت تەلەپ قىلىنغان زەررىچە دىففراكسىيە تەسۋىرى. يېقىندا مۇۋەپپەقىيەتلىك بولغان ئاتسېكوند XFEL ئاتسېكوند پەن-تېخنىكىسىدىكى زور مۇۋەپپەقىيەت بولۇپ ، ئورۇندۇق X نۇرى مەنبەسىگە سېلىشتۇرغاندا ، ئىشلەتكىلى بولىدىغان چوققا قۇۋۋەتنى ئالتە قېتىمدىن ئارتۇق چوڭلۇقتا ئاشۇردى.

ھەقسىز ئېلېكترونلۇق لازېركوللىكتىپ تۇراقسىزلىقتىن پايدىلىنىپ ئۆزلۈكىدىن قويۇپ بېرىش سەۋىيىسىدىن يۇقىرى چوڭلۇقتىكى تومۇر ئېنېرگىيىسىگە ئېرىشەلەيدۇ ، بۇ نىسپىيلىك ئېلېكترون نۇر ۋە ماگنىتلىق تەۋرىنىشتىكى رادىئاتسىيە مەيدانىنىڭ ئۆز-ئارا تەسىر قىلىشىدىن كېلىپ چىقىدۇ. قاتتىق X نۇرى دائىرىسىدە (تەخمىنەن 0.01 nm دىن 0.1 nm دولقۇن ئۇزۇنلۇقى) ، FEL باغلىنىشنى قىسىش ۋە تويۇنغاندىن كېيىنكى تۇتاشتۇرۇش تېخنىكىسى ئارقىلىق ئەمەلگە ئاشىدۇ. يۇمشاق X نۇرى دائىرىسىدە (تەخمىنەن 0.1 nm دىن 10 nm دولقۇن ئۇزۇنلۇقى) ، FEL كاسكاد يېڭى بۆلەك تېخنىكىسى ئارقىلىق يولغا قويۇلغان. يېقىندا ، ئەڭ يۇقىرى قۇۋۋىتى 100 GW بولغان ئاتسېكوند تومۇرنىڭ كۈچەيتىلگەن ئۆزلۈكىدىن كۈچەيتىلگەن ئۆزلۈكىدىن قويۇپ بېرىش (ESASE) ئۇسۇلى ئارقىلىق ھاسىل قىلىنغانلىقى خەۋەر قىلىندى.

تەتقىقات گۇرۇپپىسى XFEL نى ئاساس قىلغان ئىككى باسقۇچلۇق كۈچەيتىش سىستېمىسىنى ئىشلىتىپ ، يۇمشاق رېنتىگېنلىق ئاتسېكوند تومۇرنىڭ تومۇرىنى ماسلاشتۇردى.يورۇقلۇق مەنبەسىTW سەۋىيىسىگە ، دوكلاتتىكى نەتىجىگە قارىغاندا چوڭلۇقنىڭ ياخشىلىنىش تەرتىپى. تەجرىبە قۇرۇلمىسى 1-رەسىمدە كۆرسىتىلدى. ESASE ئۇسۇلىغا ئاساسەن ، فوتوكاتود قويۇپ بەرگۈچى يۇقىرى دولقۇنلۇق ئېلېكترون نۇرغا ئېرىشىش ئۈچۈن تەقلىد قىلىنغان بولۇپ ، ئاتسېكوند X نۇرى تومۇر ھاسىل قىلىشقا ئىشلىتىلىدۇ. دەسلەپكى تومۇر 1-رەسىمنىڭ سول ئۈستى ئۈستى بۇرجىكىدە كۆرسىتىلگەندەك ئېلېكترون نۇرنىڭ تاياقنىڭ ئالدى چېتىگە جايلاشقان. XFEL تويۇنۇشقا يەتكەندە ، ئېلېكترون دەستىسى ماگنىتلىق پىرىسلاش ئارقىلىق X نۇرىغا سېلىشتۇرغاندا كېچىكىدۇ ، ئاندىن تومۇر ESASE مودۇلى ياكى FEL لازېر تەرىپىدىن ئۆزگەرتىلمىگەن ئېلېكترونلۇق نۇر (يېڭى پارچە) بىلەن ئۆز-ئارا تەسىر كۆرسىتىدۇ. ئاخىرىدا ، ئىككىنچى ماگنىتلىق كونتروللىغۇچ ئىشلىتىلىدۇ ، ئاتسېكوند تومۇرنىڭ يېڭى بۆلەك بىلەن ئۆز-ئارا تەسىر قىلىشى ئارقىلىق X نۇرىنى تېخىمۇ كۈچەيتىدۇ.

FIG. 1 تەجرىبە ئۈسكۈنىسىنىڭ دىئاگراممىسى رەسىمدە ئۇزۇنغا سوزۇلغان فازا بوشلۇقى (ئېلېكتروننىڭ ۋاقىت ئېنېرگىيىسى دىئاگراممىسى ، يېشىل) ، ھازىرقى ئارخىپ (كۆك) ۋە بىرىنچى رەت كۈچەيتىش (بىنەپشە) ھاسىل قىلغان رادىئاتسىيە كۆرسىتىلدى. XTCAV ، X بەلۋاغ تەتۈر كاۋاك cVMI ، تېز سۈرئەتلىك خەرىتە تەسۋىر ھاسىل قىلىش سىستېمىسى FZP ، Fresnel بەلۋاغ تاختىسىنىڭ سپېكترى

ئاتسېكوند تومۇرلىرىنىڭ ھەممىسى شاۋقۇندىن ياسالغان ، شۇڭا ھەر بىر تومۇرنىڭ ئوخشىمىغان سپېكترى ۋە ۋاقىت دائىرىسى خۇسۇسىيىتى بار ، تەتقىقاتچىلار تېخىمۇ تەپسىلىي تەتقىق قىلدى. سپېكترا جەھەتتە ، ئۇلار فرېسنېل بەلۋاغ تاختىسىنىڭ سپېكترى ئۆلچەش ئەسۋابىدىن پايدىلىنىپ ئوخشاش بولمىغان تەڭپۇڭسىز ئۇزۇنلۇقتىكى يەككە تومۇرنىڭ سپېكترىنى ئۆلچەپ چىقتى ۋە بۇ سپېكترانىڭ ئىككىلەمچى كۈچەيتىلگەندىن كېيىنمۇ سىلىق دولقۇن شەكلىنى ساقلىغانلىقىنى بايقىدى ، بۇ تومۇرنىڭ نورمالسىز ھالەتتە تۇرغانلىقىنى كۆرسىتىدۇ. ۋاقىت دائىرىسىدە بۇلۇڭ گىرۋىكى ئۆلچەم قىلىنىدۇ ۋە تومۇرنىڭ ۋاقىت دائىرە دولقۇنى شەكىللىنىدۇ. 1-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك ، X نۇرى تومۇرى ئايلانما قۇتۇپلاشقان ئىنفىرا قىزىل نۇرلۇق لازېر تومۇرى بىلەن قاپلانغان. رېنتىگېن نۇرى ئارقىلىق ئىئونلاشتۇرۇلغان فوتو ئېلېكترون ئىنفىرا قىزىل نۇرلۇق لازېرنىڭ ۋېكتور يوشۇرۇن كۈچىگە قارشى يۆنىلىشتە سىزىق ھاسىل قىلىدۇ. لازېرنىڭ ئېلېكتر مەيدانى ۋاقىتنىڭ ئۇزىرىشى بىلەن ئايلىنىدىغان بولغاچقا ، فوتو ئېلېكتروننىڭ ھەرىكەتلەندۈرگۈچ كۈچىنىڭ تارقىلىشى ئېلېكترون قويۇپ بېرىش ۋاقتى تەرىپىدىن بەلگىلىنىدۇ ، بۇلغىما قويۇپ بېرىش ۋاقتىنىڭ بۇلۇڭلۇق ھالىتى بىلەن فوتو ئېلېكتروننىڭ ھەرىكەتلەندۈرگۈچ كۈچىنىڭ مۇناسىۋىتى ئورنىتىلىدۇ. فوتو ئېلېكتر ئېنېرگىيىسىنىڭ تارقىلىشى تېز سۈرئەتلىك خەرىتە تەسۋىر ھاسىل قىلىش سپېكترى ئارقىلىق ئۆلچىنىدۇ. تەقسىمات ۋە سپېكترى نەتىجىسىگە ئاساسەن ، ئاتسېكوند تومۇرنىڭ ۋاقىت دائىرىسى دولقۇن شەكلىنى قايتا قۇرغىلى بولىدۇ. 2-رەسىمدە (a) تومۇرنىڭ داۋاملىشىش ۋاقتى تەقسىملەنگەن بولۇپ ، ئوتتۇرىسى 440. ئاخىرىدا ، گازنى ئۆلچەش ئەسۋابى تومۇر ئېنېرگىيىسىنى ئۆلچەشتە ئىشلىتىلدى ، 2-رەسىم (b) دە كۆرسىتىلگەندەك چوققا تومۇرنىڭ كۈچى بىلەن تومۇرنىڭ ئۇزۇنلۇقى ئارىسىدىكى چېچىلىش مەيدانى ھېسابلىنىدۇ. بۇ ئۈچ خىل تەڭشەش ئوخشىمىغان ئېلېكترونلۇق نۇرنىڭ فوكۇسلىنىش شارائىتى ، تەۋرىنىش تۇتاشتۇرۇش شارائىتى ۋە ماگنىتلىق پىرىسلاش كېچىكىش شارائىتىغا ماس كېلىدۇ. ئۈچ خىل سەپلىمىنىڭ ئوتتۇرىچە تومۇر ئېنېرگىيىسى ئايرىم-ئايرىم ھالدا 150 ، 200 ۋە 260 µJ بولۇپ ، ئەڭ يۇقىرى چوققا قۇۋۋىتى 1.1 TW.

2-رەسىم. (2) چوققا قۇۋۋەت ۋە تومۇرنىڭ ئۇزۇنلۇقىغا ماس كېلىدىغان چېچىلىش پىلانى

ئۇنىڭدىن باشقا ، بۇ تەتقىقات يەنە X نۇرىدا سولتونغا ئوخشاش دەرىجىدىن تاشقىرى خاسىيەتلىك ھادىسىنى تۇنجى قېتىم كۆزىتىپ ، كۈچەيتىلگەن ۋاقىتتا ئۇدا تومۇرنىڭ قىسقىرىشىدەك كۆرۈنىدۇ. ئۇ ئېلېكترون بىلەن رادىئاتسىيەنىڭ كۈچلۈك ئۆز-ئارا تەسىر قىلىشىدىن كېلىپ چىققان بولۇپ ، ئېنېرگىيە ئېلېكتروندىن X نۇرى تومۇرنىڭ بېشىغا تېزلىكتە يۆتكىلىپ ، تومۇرنىڭ قۇيرۇقىدىن ئېلېكترونغا قايتىپ كېلىدۇ. بۇ ھادىسىنى چوڭقۇر تەتقىق قىلىش ئارقىلىق ، دەرىجىدىن تاشقىرى رادىئاتسىيەنىڭ كۈچەيتىلىش جەريانىنى ئۇزارتىش ۋە سولتونغا ئوخشاش ھالەتتە تومۇرنىڭ قىسقارتىلىشىدىن پايدىلىنىپ ، قىسقا ۋاقىت ۋە يۇقىرى چوققا قۇۋۋىتى بار X نۇرى تومۇرنى تېخىمۇ ئەمەلگە ئاشۇرغىلى بولىدىغانلىقى مۆلچەرلەندى.