X射线激光称为自由电子激光。
与传统激光器不同,自由电子激光器不照射物质以通过光或电流发射光子。
相反,粒子加速器用于通过一组磁体传递微小的电子云,这些磁体将电子推开,直到电子发光。
脉冲。
传统激光器的激光波长由发射光子的材料本身的特性决定,并且自由电子激光器理论上仅通过改变电子的能量和磁体组的排列就发射各种波长的激光器。
核激发X射线激光器一种用核爆炸产生的强X射线照射激光工作物质以形成等离子体并产生X射线激光的装置。
X射线激光器的特征在于短波长和在特定方向上的极高辐射。
因此,核激发X射线激光器被用作勘探研究中的定向能武器之一。
在核爆炸中,设置在其周围的激光工作物质(通常由细长的细丝制成)吸收大量的辐射能并变成高温等离子体状态。
在一定条件下,通过某种机制,低能级的束缚电子被激发到高能级,因此高激发态的离子数大于低激发态的离子数,形成所谓的粒子数反转。
此时,工作介质由于激发的激发过程而对特定波长的X射线具有放大效应。
当达到一定水平时,发射X射线激光并沿激光棒的轴向传播。
软X射线波段激光器软X射线波段激光器的激光介质主要使用激光等离子体。
许多实验室已经通过电子碰撞泵浦和复合反转实现了激光等离子体介质中的自发发射放大。
为了使X波段激光器得到广泛使用,必须改善相干性并压缩线宽。
另一个重要的研究方向是获得所谓的“水窗”。
波段激光器是波长范围为2.33至4.36 nm的激光器,可为X射线全息术和生物光子学提供强大的工具。
为了获得更短波长的激光器,显然通过更深的电子层激发需要短波长脉冲激光作为X射线激光器的驱动器。
世界上最强大的X射线激光器 - 线性加速器相干源(LCLS),在美国斯坦福线性加速器中心(SLAC)国家加速器实验室展出。
6月30日,它发布了自成立以来的第一个实验结果。
它具有强大而独特的能力来控制原子样本上的单个电子水平,从内向外逐个剥离电子,形成所谓的“空心原子”。
由于X射线的惊人强度和控制,结果得到了科学界的极大赞赏;甚至研究人员自己,直到实验成功,才真正相信X射线可以达到如此精确的水平。
SLAC国家加速器实验室是美国能源部的一部分。
40多年来,SLAC国家加速器实验室一直致力于探索自然的基本规律,并通过物理实验揭示自然界的许多秘密。
2009年4月,线性加速器相干光源(LCLS)在这里成功诞生。
巨型激光器长130米,由一个3公里长的实验室线性粒子加速器驱动。
每次激活灯具需要2个小时。
该设备用了三年时间才完成,从规划到完工花了近10年的时间。
在出生之初,研究人员首次使用高功率X射线激光器发射线性连续光。
该X射线具有比任何其他人造光源更高的脉冲亮度。
测试光的波长为0.15纳米(nm),这是人类当时创造的。
最短波长同时具有最高能量。
从次年开始,LCLS尚未公布科研成果,但它一直被视为激光领域的“质量飞跃”或“标志性杰作”。
因为它与以前的所有激光器完全不同:它是世界上最早提出的第四代光源之一,也是世界上第一个发射硬X射线的自由电子激光器。
硬X射线通常被定义为具有高能量和极短波长的X射线。
原则上,LCLS首次结合了原子尺度空间和时间分辨率,并以相干量子波的形式输出X射线。
它是传统激光研究人员开发的一种新型光源。
在效果方面,LCLS亮度比过去,光源高出10亿倍,脉冲产生的时间短于200万纳秒。
为了满足各种应用的需要,LCLS的输出可以在原子,分子和光学领域的不同设备之间切换。
科学家们设想,微调LCLS脉冲有助于对齐许多材料的内部原子结构。
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