TW سىنىپلىق ئاتتوسېكۇندلۇق رېنتىگېن نۇرى ئىمپۇلس لازېرى
ئاتتوسېكۇند رېنتىگېن نۇرىئىمپۇلس لازېرىيۇقىرى قۇۋۋەت ۋە قىسقا ئىمپۇلس ۋاقتى ئىنتايىن تېز سىزىقسىز سپېكتروسكوپىيە ۋە رېنتىگېن نۇرى دىفراكسىيەسى رەسىمگە ئېلىشنىڭ ئاچقۇچى. ئامېرىكىدىكى تەتقىقات گۇرۇپپىسى ئىككى باسقۇچلۇق كاسكادنى ئىشلەتتى.رېنتىگېن نۇرىسىز ئېلېكترون لازېرلىرىئايرىم ئاتتوسېكۇند ئىمپۇلسلىرىنى چىقىرىش. مەۋجۇت دوكلاتلار بىلەن سېلىشتۇرغاندا، ئىمپۇلسلارنىڭ ئوتتۇرىچە چوققا قۇۋۋىتى بىر دەرىجە ئاشقان، ئەڭ چوڭ چوققا قۇۋۋىتى 1.1 TW، ئوتتۇرىچە ئېنېرگىيە 100 μJ دىن ئاشقان. بۇ تەتقىقات يەنە رېنتىگېن نۇرى مەيدانىدا سولىتونغا ئوخشاش دەرىجىدىن تاشقىرى رادىئاتسىيە خاراكتېرىگە كۈچلۈك دەلىللەرنى بەرگەن.يۇقىرى ئېنېرگىيىلىك لازېرلاريۇقىرى مەيدان فىزىكىسى، ئاتتوسېكۇند سپېكتروسكوپىيەسى ۋە لازېر زەررىچە تېزلەتكۈچلىرى قاتارلىق نۇرغۇن يېڭى تەتقىقات ساھەلىرىنى ئىلگىرى سۈردى. ھەر خىل لازېرلار ئىچىدە، رېنتىگېن نۇرى داۋالاش دىئاگنوزى، سانائەت نۇقسانلىرىنى بايقاش، بىخەتەرلىك تەكشۈرۈشى ۋە ئىلمىي تەتقىقاتتا كەڭ قوللىنىلىدۇ. رېنتىگېن نۇرى ئەركىن ئېلېكترون لازېرى (XFEL) باشقا رېنتىگېن نۇرى ھاسىل قىلىش تېخنىكىلىرىغا سېلىشتۇرغاندا ئەڭ يۇقىرى رېنتىگېن نۇرىنىڭ كۈچىنى بىر قانچە دەرىجە ئاشۇرالايدۇ، شۇڭا رېنتىگېن نۇرىنىڭ قوللىنىلىشىنى يۇقىرى قۇۋۋەت تەلەپ قىلىنىدىغان سىزىقسىز سپېكتروسكوپىيە ۋە يەككە زەررىچە دىفراكسىيە رەسىملىرى ساھەسىگە كېڭەيتىدۇ. يېقىندا مۇۋەپپەقىيەت قازانغان ئاتتوسېكۇند XFEL ئاتتوسېكۇند پەن-تېخنىكىسىدىكى مۇھىم بىر نەتىجە بولۇپ، ئۈستەل يۈزى رېنتىگېن نۇرى مەنبەلىرىگە سېلىشتۇرغاندا ئەڭ يۇقىرى قۇۋۋەتنى ئالتە دەرىجەدىن ئارتۇق ئاشۇردى.
ئەركىن ئېلېكترون لازېرلىرىنىسپىيلىك ئېلېكترون نۇرى ۋە ماگنىتلىق تەۋرىنىشتىكى رادىئاتسىيە مەيدانىنىڭ ئۈزلۈكسىز ئۆز-ئارا تەسىر كۆرسىتىشىدىن كېلىپ چىققان كوللېكتىپ مۇقىمسىزلىق ئارقىلىق ئۆزلۈكىدىن تارقىلىش سەۋىيەسىدىن نەچچە دەرىجە يۇقىرى ئىمپۇلس ئېنېرگىيەسىگە ئېرىشەلەيدۇ. قاتتىق رېنتىگېن نۇرى دائىرىسىدە (تەخمىنەن 0.01 nm دىن 0.1 nm غىچە)، FEL باغلام سىقىش ۋە تويۇنغاندىن كېيىنكى كونۇس تېخنىكىسى ئارقىلىق ئەمەلگە ئاشىدۇ. يۇمشاق رېنتىگېن نۇرى دائىرىسىدە (تەخمىنەن 0.1 nm دىن 10 nm غىچە)، FEL كاسكاد يېڭى تىلىم تېخنىكىسى ئارقىلىق ئەمەلگە ئاشىدۇ. يېقىندا، كۈچەيتىلگەن ئۆزلۈكىدىن كۈچەيتىلگەن ئۆزلۈكىدىن تارقىلىش (ESASE) ئۇسۇلى ئارقىلىق 100 GW لىق ئەڭ يۇقىرى قۇۋۋەتكە ئىگە ئاتتوسېكۇند ئىمپۇلسلىرىنىڭ ھاسىل قىلىنغانلىقى خەۋەر قىلىندى.
تەتقىقات گۇرۇپپىسى XFEL غا ئاساسلانغان ئىككى باسقۇچلۇق كۈچەيتىش سىستېمىسىنى ئىشلىتىپ، لىناك كوگېرېتىدىن چىققان يۇمشاق رېنتىگېن نۇرى ئاتتوسېكۇند ئىمپۇلس چىقىرىش مىقدارىنى كۈچەيتتى.نۇر مەنبەسىTW دەرىجىسىگە، دوكلات قىلىنغان نەتىجىلەرگە قارىغاندا بىر دەرىجە ياخشىلاندى. تەجرىبە قۇرۇلمىسى 1-رەسىمدە كۆرسىتىلدى. ESASE ئۇسۇلىغا ئاساسەن، فوتوكاتود ئېمىتتېرى يۇقىرى توك بېسىمىغا ئىگە ئېلېكترون نۇرىغا ئېرىشىش ئۈچۈن مودۇلياتسىيە قىلىنىدۇ ۋە ئاتتوسېكۇند رېنتىگېن نۇرى ئىمپۇلسلىرىنى ھاسىل قىلىش ئۈچۈن ئىشلىتىلىدۇ. دەسلەپكى ئىمپۇلس 1-رەسىمنىڭ ئۈستۈنكى سول بۇلۇڭىدا كۆرسىتىلگەندەك، ئېلېكترون نۇرى تىكەننىڭ ئالدى گىرۋىكىدە بولىدۇ. XFEL تويۇنۇش دەرىجىسىگە يەتكەندە، ئېلېكترون نۇرى ماگنىتلىق كومپرېسسور ئارقىلىق رېنتىگېن نۇرىغا نىسبەتەن كېچىكىدۇ، ئاندىن ئىمپۇلس ESASE مودۇلياتسىيەسى ياكى FEL لازېرى تەرىپىدىن ئۆزگەرتىلمىگەن ئېلېكترون نۇرى (يېڭى پارچى) بىلەن ئۆز-ئارا تەسىر كۆرسىتىدۇ. ئاخىرىدا، ئاتتوسېكۇند ئىمپۇلسلىرىنىڭ يېڭى پارچى بىلەن ئۆز-ئارا تەسىر كۆرسىتىشى ئارقىلىق رېنتىگېن نۇرىنى تېخىمۇ كۈچەيتىش ئۈچۈن ئىككىنچى ماگنىتلىق دولقۇنلاشتۇرغۇچ ئىشلىتىلىدۇ.
1-رەسىم. تەجرىبە ئۈسكۈنىسى دىئاگراممىسى؛ رەسىمدە ئۇزۇنلۇق باسقۇچ بوشلۇقى (ئېلېكتروننىڭ ۋاقىت-ئېنېرگىيە دىئاگراممىسى، يېشىل)، توك پىروفىلى (كۆك) ۋە بىرىنچى دەرىجىلىك كۈچەيتىش ئارقىلىق ھاسىل بولغان رادىئاتسىيە (بىنەپشە) كۆرسىتىلگەن. XTCAV، X-بەلباغ كۆندۈلمە بوشلۇقى؛ cVMI، كوئاكسىيال تېز خەرىتىلەش رەسىم سىستېمىسى؛ FZP، Fresnel بەلباغ تاختىسى سپېكترومېتىرى
بارلىق ئاتتوسېكۇند ئىمپۇلسلىرى شاۋقۇندىن ياسالغان، شۇڭا ھەر بىر ئىمپۇلسنىڭ سپېكتر ۋە ۋاقىت دائىرىسىدىكى خۇسۇسىيەتلىرى ئوخشىمايدۇ، تەتقىقاتچىلار بۇ خۇسۇسىيەتلەرنى تېخىمۇ تەپسىلىي تەتقىق قىلدى. سپېكتر جەھەتتە، ئۇلار فرېنېل بەلۋاغ تاختىسى سپېكترومېتىرىنى ئىشلىتىپ، ھەر خىل ئېكۋىۋالېنت دولقۇن ئۇزۇنلۇقىدىكى يەككە ئىمپۇلسلارنىڭ سپېكترىنى ئۆلچەپ، بۇ سپېكترلارنىڭ ئىككىنچى دەرىجىلىك كۈچەيتىلگەندىن كېيىنمۇ سىلىق دولقۇن شەكلىنى ساقلاپ قالغانلىقىنى بايقىدى، بۇ ئىمپۇلسلارنىڭ بىر خىل ھالەتتە قالغانلىقىنى كۆرسىتىدۇ. ۋاقىت دائىرىسىدە، بۇلۇڭلۇق چېتى ئۆلچەنگەن ۋە ئىمپۇلسنىڭ ۋاقىت دائىرىسى دولقۇن شەكلى خاراكتېرلەنگەن. 1-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك، رېنتىگېن نۇرى ئىمپۇلسى ئايلانما شەكىلدە قۇتۇپلاشقان ئىنفىرا قىزىل نۇر لازېر ئىمپۇلسى بىلەن قاپلانغان. رېنتىگېن نۇرى ئىمپۇلسى تەرىپىدىن ئىئونلاشتۇرۇلغان فوتوئېلېكترونلار ئىنفىرا قىزىل نۇر لازېرنىڭ ۋېكتور پوتېنسىيالىغا قارشى يۆنىلىشتە سىزىقچىلارنى ھاسىل قىلىدۇ. لازېرنىڭ ئېلېكتر مەيدانى ۋاقىت بىلەن ئايلىنىدىغان بولغاچقا، فوتوئېلېكتروننىڭ ئىمپۇلس تەقسىملىنىشى ئېلېكتروننىڭ تارقىتىش ۋاقتى بىلەن بەلگىلىنىدۇ، ھەمدە تارقىتىش ۋاقتىنىڭ بۇلۇڭلۇق ھالىتى بىلەن فوتوئېلېكتروننىڭ ئىمپۇلس تەقسىملىنىشى ئوتتۇرىسىدىكى مۇناسىۋەت بېكىتىلىدۇ. فوتوئېلېكترون ئىمپۇلسىنىڭ تەقسىملىنىشى كوئاكسىيال تېز خەرىتىلەش رەسىم سپېكترومېتىرى ئارقىلىق ئۆلچەنگەن. تەقسىملىنىش ۋە سپېكتر نەتىجىلىرىگە ئاساسەن، ئاتتوسېكۇند ئىمپۇلسلىرىنىڭ ۋاقىت دائىرىسى دولقۇن شەكلىنى قايتا قۇرۇشقا بولىدۇ. 2-رەسىمنىڭ (a) قىسمىدا ئىمپۇلس ۋاقتىنىڭ تەقسىملىنىشى كۆرسىتىلگەن بولۇپ، ئوتتۇرىچە قىممىتى 440 am. ئاخىرىدا، گاز كۆزىتىش دېتېكتورى ئىمپۇلس ئېنېرگىيەسىنى ئۆلچەش ئۈچۈن ئىشلىتىلگەن، ھەمدە 2-رەسىمنىڭ (b) قىسمىدا كۆرسىتىلگەندەك، چوققا ئىمپۇلس كۈچى بىلەن ئىمپۇلس ۋاقتى ئوتتۇرىسىدىكى تارقاقلىق گرافىكى ھېسابلىنىپ چىقىرىلغان. ئۈچ خىل قۇرۇلما ئېلېكترون نۇرىنىڭ مەركەزلەشتۈرۈش شارائىتى، دولقۇننىڭ كونۇسلىنىش شارائىتى ۋە ماگنىتلىق كومپرېسسورنىڭ كېچىكىش شارائىتىغا ماس كېلىدۇ. ئۈچ خىل قۇرۇلما ئوتتۇرىچە ئىمپۇلس ئېنېرگىيەسىنى ئايرىم-ئايرىم ھالدا 150، 200 ۋە 260 µJ، ئەڭ چوڭ چوققا قۇۋۋىتى 1.1 TW بولغان.
2-رەسىم. (a) يېرىم ئېگىزلىكتىكى تولۇق كەڭلىك (FWHM) ئىمپۇلس ۋاقتىنىڭ تارقىلىش گىستوگراممىسى؛ (b) چوققا قۇۋۋىتى ۋە ئىمپۇلس ۋاقتىغا ماس كېلىدىغان تارقىلىش گىرافىكى
بۇنىڭدىن باشقا، بۇ تەتقىقات يەنە تۇنجى قېتىم رېنتىگېن نۇرى بەلبېغىدىكى سولىتونغا ئوخشاش ئۈستۈنكى ئېمىسسىيە ھادىسىسىنى كۆزەتتى، بۇ ئەھۋال كۈچەيتىلگەندە ئۈزلۈكسىز ئىمپۇلس قىسقىرىشى سۈپىتىدە كۆرۈنىدۇ. بۇ ئېلېكترونلار بىلەن رادىئاتسىيە ئوتتۇرىسىدىكى كۈچلۈك ئۆز-ئارا تەسىردىن كېلىپ چىقىدۇ، ئېنېرگىيە تېز سۈرئەتتە ئېلېكتروندىن رېنتىگېن نۇرى ئىمپۇلسىنىڭ بېشىغا ۋە ئىمپۇلسنىڭ قۇيرۇقىدىن ئېلېكترونغا يۆتكىلىدۇ. بۇ ھادىسىنى چوڭقۇر تەتقىق قىلىش ئارقىلىق، ئۈستۈنكى رادىئاتسىيە كۈچەيتىش جەريانىنى كېڭەيتىش ۋە سولىتونغا ئوخشاش ھالەتتە ئىمپۇلس قىسقىرىشىدىن پايدىلىنىش ئارقىلىق قىسقا ۋاقىت ئىچىدە ۋە يۇقىرى چوققا قۇۋۋىتىگە ئىگە رېنتىگېن نۇرى ئىمپۇلسلىرىنى تېخىمۇ ئەمەلگە ئاشۇرغىلى بولىدۇ دەپ مۆلچەرلەنمەكتە.
ئېلان قىلىنغان ۋاقىت: 2024-يىلى 5-ئاينىڭ 27-كۈنى