據(jù)物理學家組(zǔ)織網日前報道,美國能源部斯坦福直(zhí)線加(jiā)速器中心國(guó)家加速器實驗室的研究人(rén)員,采用金剛石細薄(báo)片把直線加速器的相幹光源轉化為手術刀般更精確的工具,以探測納米(mǐ)世界。改進後的激光脈衝可在X射線波長更窄頻帶高強(qiáng)度聚焦,開展以前(qián)所不能為的實驗。該研究結果刊登在《自然?光子學》雜(zá)誌上。
這個(gè)過程被稱為“自激注入”,金剛石(shí)將(jiāng)激光束過濾(lǜ)為單(dān)一的X射線顏色,然後將其放大。研(yán)究人員可以(yǐ)在原子水平研(yán)究和操縱物質上(shàng)有更強的(de)能力,傳送更為清晰的物質、分子和化學(xué)反應(yīng)的影像。
人們談論“自激注(zhù)入(rù)”已經近15年,直到2010年斯坦福線性加速器中心成立時,才由歐洲自由電子激(jī)光器和德國電子加速器研究中心的研(yán)究人員提出,並(bìng)由來自斯坦福線性加速器中(zhōng)心和阿貢國家實驗室的工(gōng)程隊伍將其建立。“自激注入”可潛在地產生更高強度的X射線脈衝(chōng),顯著高(gāo)於目前(qián)直線加(jiā)速器相幹光源的性能。每個脈(mò)衝增加的強度可以用來深入探測複雜的材料,以幫助解答諸如高溫超導體等特(tè)殊物質(zhì)或拓撲絕緣體中複雜電子態等問題。
直線加(jiā)速器相幹光源通過(guò)接近光速的電子群加速(sù)激(jī)光束,用一係列磁體將其設定為“之”字路徑。這將迫使電子(zǐ)發射X射線(xiàn),聚集成亮度超(chāo)過(guò)之前10億倍的激光脈衝。如果沒有“自激注(zhù)入”,這些X射線激光脈(mò)衝包(bāo)含的波長(或顏色)範圍比較寬(kuān),無法被所(suǒ)有的實驗使用。之前在直線加速(sù)器相幹光源創造更窄波段(即更精確波段)的方法則會導致大量的強度損(sǔn)失。
研究人員(yuán)在可產生X射線的130米長(zhǎng)磁體(tǐ)的中間段安裝了一片金剛(gāng)石晶體,由此創建了一個精確的X射線波段,並且使直(zhí)線加速器相幹光源更(gèng)像是“激(jī)光”。該中心物(wù)理學家黃誌榮(音(yīn)譯)說:“如(rú)果我們完(wán)成係統的(de)優化,並添加更多的波蕩(dàng),所產生的(de)脈衝集中的強度將達10倍之(zhī)多(duō)。”目前世界各地的相關實驗室已經(jīng)趨之若鶩,計劃將這一重要進展與自身的X射線激光設施相結合。
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