ETH فیزیکدانان را توسعه داده اند برای اولین بار بالا-تکرار-رای لیزر منبع است که تولید منسجم soft x-rays پوشا کل آب پنجره’. که فن آوری دستیابی به موفقیت باید فعال طیف گسترده ای از مطالعات بیولوژیکی و شیمیایی و مواد علوم و همچنین در فیزیک.

توانایی تولید نور پالس از زیر فمتوثانيه مدت برای اولین بار نشان داد برخی از 20 سال پیش افزایش داده است به یک میدان کاملا جدید: attosecond علم و فن آوری است. جدول بالا لیزر سیستم های پدید آمده است که قادر به مطالعات که برای دهه ها بودند اما یک رویای دور — به دنبال تصویر و توصیف فرآیند الکترونیکی در اتمها مولکولها و جامدات در خود طبیعی attosecond دستخطی. این سیستم لیزری است که چنین مطالعاتی ممکن است به طور معمول در عمل شدید اشعه ماورای بنفش طیفی باند. طولانی شده است فشار برای رسیدن به بالاتر فوتون انرژی هر چند. از علاقه خاص است که آب پنجره’ اشغال شده توسط soft x-ray تابش با طول موج بین 2.2 و 4.4 نانومتر است. که طیفی پنجره مدیون نام خود را و اهمیت به این واقعیت است که در آن فرکانس فوتون جذب شده توسط اکسیژن (و از این رو با آب), اما آنها توسط کربن. این است ایده آل برای مطالعه مولکولهای آلی و زیستی در نمونه های طبیعی خود را از محیط آبی. امروز یک تعداد انگشت شماری از attosecond منابع پوشا این محدوده فرکانس وجود دارد اما کاربرد خود را محدود است نسبتا کم نرخ تکرار از 1 کیلو هرتز یا زیر که به نوبه خود به معنی کم تعداد و نرخ ضعیف سیگنال به نويز. نوشتن در ما optica, Justinas Pupeikis و همکاران در لیزر فوق سریع فیزیک گروه پروفسور اورسولا کلر در موسسه کوانتوم الکترونیک گزارش در حال حاضر ضروری جهش برای غلبه بر محدودیت های قبل از منابع. آنها در حال حاضر اولین نرم-منبع اشعه x است که دهانه پر آب پنجره در 100 کیلو هرتز نرخ تکرار — یک صد بهبود نسبت به دولت از-هنر منابع.

افزایش قابلیت های فن آوری

تنگنا در تولید نرم اشعه x در بالا نرخ تکرار شده است عدم مناسب سیستم های لیزری به درایو کلیدی فرایند اساسی attosecond-پالس نسل در جدول بالا سیستم. که فرایند شناخته شده به عنوان بالا-harmonic generation و آن را شامل شدید پالس ليزر فمتوثانيه در تعامل با یک هدف به طور معمول اتمی گاز. غیر خطی الکترونیکی پاسخ به هدف و سپس علل انتشار attosecond پالس در یک فرد چند سفارش از فرکانس رانندگی لیزر زمینه است. به اطمینان حاصل شود که این پاسخ شامل x-ray فوتون پوشا آب-پنجره محدوده فمتوثانيه منبع به عمل در اواسط محدوده مادون قرمز. همچنین آن را تا به ارائه بالا-قله-قدرت پالس. و همه که در بالا نرخ تکرار. یک منبع وجود نداشت تا کنون.

Pupeikis et al. در زمان چالش و سیستماتیک بهبود طرح آنها در حال حاضر به کاوش در اوایل کار بر اساس پارامتری نوری chirped پالس تقویت (یا OPCPA برای کوتاه مدت). آنها تا به حال قبل از تاسیس که این روش امیدوار است با توجه به تحقق قدرت بالا اواسط منابع مادون قرمز اما پیشرفت های قابل توجهی بودند و هنوز هم مورد نیاز برای رسیدن به عملکرد مورد نیاز برای بالا هارمونیک نسل x-ray فوتون در آب پنجره. آنها به ویژه در تحت فشار قرار دادند اوج قدرت از قبلا 6.3 GW به 14.2 GW و آنها به طور متوسط قدرت 25 وات برای پالس فقط یک کمی بیش از دو نوسانات اساسی نوری زمینه (16.5 fs). اوج قدرت نشان داده است که به راحتی در کمترین گزارش به تاریخ برای هر بالا-تکرار-رای سیستم با طول موج بالاتر از 2 ميکرومولار.

آماده برای اتاق اشعه ایکس

با این سطح از عملکرد خود را در اختیار این تیم بود و آماده برای مرحله بعدی فرکانس upconversion از طریق بالا-harmonic generation. برای آن که پرتو خروجی از OPCPA روت شد از طریق یک periscope سیستم به یکی دیگر از آزمایشگاه بیش از 15 متر دور به جای محلی برای آزمایشگاه-محدودیت فضا. وجود پرتو ملاقات هلیوم هدف نگه داشته و در فشار 45 بار. چنین فشار بالا لازم بود برای فاز-تطبیق بین مادون قرمز و اشعه ایکس تابش و در نتیجه بهینه انرژی-راندمان تبدیل.

تمام قطعات را با دقت در جای خود قرار داده این سیستم در واقع تحویل داده است. آن را به تولید منسجم soft x-ray تابش گسترش به انرژی 620 eV (2 نانومتر) پوشش کامل آب پنجره — یک مستقل از دستیابی نسبی به دیگر بالا-تکرار-رای دادن منابع در این محدوده فرکانس. یک پنجره از فرصت

این تظاهرات باز می شود تا طیف گسترده ای از فرصت های تازه. منسجم تصویربرداری در آب-پنجره طیفی منطقه بسیار مربوط به شیمی و زیست شناسی باید ممکن است با یک جمع و جور راه اندازی. در همان زمان نرخ تکرار بالا در دسترس کمک می کند تا به عنوان مثال پرداختن به محدودیت ها با توجه به فضای اتهام تشکیل که طاعون photoemission آزمایش با استفاده از پالس منابع. علاوه بر این آب پنجره شامل نه تنها K-لبه های کربن و نیتروژن و اکسیژن بلکه L و M-لبه های طیف وسیعی از فلزات است که می تواند در حال حاضر مورد مطالعه قرار گرفته با حساسیت بالاتر و یا ویژگی.

با چنین چشم انداز روشن از تحقق این منبع در حال حاضر ارائه نوید آغاز نسل بعدی attosecond تکنولوژی که در آن experimentalists برای اولین بار می توانید با استفاده از ترکیبی از بالا نرخ تکرار بالا و فوتون انرژی. یک attosecond beamline طراحی شده برای بهره برداری از این قابلیت های جدید در حال حاضر تحت ساخت و ساز در کلر آزمایشگاه.

tinyurlis.gdv.gdv.htclck.ruulvis.netshrtco.de