強(qiáng)烈、極短波X射線脈沖在納米波長范圍內(nèi)很難產(chǎn)生,但目前,TU Wien(奧地利維也納技術(shù)大學(xué))已經(jīng)開發(fā)出一種新的、更簡單的方法。該方法的起點(diǎn)不是鈦藍(lán)寶石激光器,而是鐿激光器,關(guān)鍵訣竅是光被送過一種氣體,以改變其屬性。
激光束的波長取決于產(chǎn)生它的材料。在相關(guān)的原子或分子中,電子從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N能量較低的狀態(tài)。這導(dǎo)致一個光子被發(fā)射出來--其波長取決于電子在其狀態(tài)變化過程中失去多少能量。通過這種方式,可以產(chǎn)生從紅色到紫色不同的激光顏色。
然而,為了創(chuàng)造波長更小的激光束,必須采用特殊的技巧。首先,長波長的激光束被創(chuàng)造出來并射向原子。一個電子從原子上被扯下來,在激光的電場中被加速。然后它轉(zhuǎn)回來,再次與它所來自的原子相撞--從而可以產(chǎn)生短波X射線。這種技術(shù)被稱為 "高次諧波產(chǎn)生"。
維也納工業(yè)大學(xué)光子學(xué)研究所的保羅-卡佩賈尼說:“乍一看,這種情況似乎有點(diǎn)違反直覺,但事實(shí)證明,原始激光束的波長越大,你最終能實(shí)現(xiàn)的波長就越小?!比欢?,在這個過程中,X射線輻射的效率也會下降:如果目的是生產(chǎn)非常短波的輻射,其強(qiáng)度會變得非常低。
用鐿代替鈦 用氣體代替晶體
到目前為止,這種技術(shù)幾乎總是通過使用鈦藍(lán)寶石激光器,然后用特殊的晶體增加其輻射的波長,以便通過高次諧波產(chǎn)生盡可能短的X射線輻射。維也納大學(xué)的團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在開發(fā)出一種更簡單也更強(qiáng)大的方法。他們使用了一種鐿激光,鐿激光器比鈦-藍(lán)寶石激光器更簡單、更便宜、更強(qiáng)大,但直到現(xiàn)在,它們在X射線生產(chǎn)中的性能還低得多。
“在維也納大學(xué),研究者首先增加了鐿激光器的輻射波長,不是像通常那樣通過晶體發(fā)送這種輻射,而是通過分子氣體發(fā)送這種輻射。”Paolo Carpeggiani說:“這極大地提高了效率,從過去的20%到現(xiàn)在的80%左右?!?/p>
來自:ofweek
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