د TW ټولګي اتوسیکنډ ایکس رې نبض لیزر
د اتو ثانیو ایکس رېد نبض لیزرد لوړ ځواک او لنډ نبض موده سره د الټرا فاسټ غیر خطي سپیکٹروسکوپي او ایکس رې انعطاف امیجنگ ترلاسه کولو کلیدي ده. په متحده ایالاتو کې د څیړنې ټیم د دوه مرحلو کاسکیډ کارولید ایکس رې وړیا الکترون لیزرونهد جلا اتو ثانیو نبضونو د تولید لپاره. د موجوده راپورونو سره پرتله کول، د نبضونو اوسط لوړ ځواک د شدت په ترتیب سره زیات شوی، اعظمي لوړ ځواک 1.1 TW دی، او منځنۍ انرژي له 100 μJ څخه زیاته ده. دا څیړنه د ایکس رې په ساحه کې د سولیټون په څیر سوپر ریډیشن چلند لپاره قوي شواهد هم وړاندې کوي.د لوړې انرژۍ لیزرونهد څیړنې ډیری نوي ساحې رامینځته کړې دي، پشمول د لوړ ساحې فزیک، اټوسیکنډ سپیکٹروسکوپي، او لیزر ذراتو سرعت کونکي. د ټولو ډولونو لیزرونو په مینځ کې، ایکس رې په پراخه کچه په طبي تشخیص، صنعتي نیمګړتیاو کشف، خوندیتوب تفتیش او ساینسي څیړنو کې کارول کیږي. د ایکس رې وړیا الکترون لیزر (XFEL) کولی شي د نورو ایکس رې تولید ټیکنالوژیو په پرتله د ایکس رې اعظمي ځواک د څو ترتیبونو لخوا لوړ کړي، پدې توګه د ایکس رې غوښتنلیک د غیر خطي سپیکٹروسکوپي او واحد ذراتو انعطاف امیجنگ ساحې ته غزوي چیرې چې لوړ ځواک ته اړتیا وي. وروستی بریالی اټوسیکنډ XFEL د اټوسیکنډ ساینس او ټیکنالوژۍ کې یوه لویه لاسته راوړنه ده، چې د بینچ ټاپ ایکس رې سرچینو په پرتله د موجود اعظمي ځواک د شپږو ترتیبونو څخه ډیر زیاتوي.
وړیا الکترون لیزرونهد ډله ایز بې ثباتۍ په کارولو سره د ناڅاپي اخراج کچې څخه ډیری لوړ د نبض انرژي ترلاسه کولی شي، کوم چې د نسبي الکترون بیم او مقناطیسي اوسیلیټر کې د وړانګو ساحې د دوامداره تعامل له امله رامینځته کیږي. د سخت ایکس رې رینج (شاوخوا 0.01 nm څخه تر 0.1 nm طول موج) کې، FEL د بنډل کمپریشن او د سنتریت وروسته کونینګ تخنیکونو لخوا ترلاسه کیږي. د نرم ایکس رې رینج (شاوخوا 0.1 nm څخه تر 10 nm طول موج) کې، FEL د کاسکیډ تازه ټوټې ټیکنالوژۍ لخوا پلي کیږي. پدې وروستیو کې، د 100 GW لوړ ځواک سره د اتوسیکنډ نبضونه راپور شوي چې د پرمختللي ځان پراخ شوي ناڅاپي اخراج (ESASE) میتود په کارولو سره تولید شوي.
د څیړنې ټیم د XFEL پر بنسټ د دوه مرحلو امپلیفیکیشن سیسټم څخه کار واخیست ترڅو د لیناک کوهینټ څخه د نرم ایکس رې اټوسیکنډ نبض محصول لوړ کړي.د رڼا سرچینهد TW کچې ته، د راپور شوي پایلو په پرتله د شدت ښه والی ترتیب. تجربوي ترتیب په شکل 1 کې ښودل شوی. د ESASE میتود پراساس، د فوټوکاتوډ ایمیټر د لوړ جریان سپیک سره د الکترون بیم ترلاسه کولو لپاره ماډل شوی، او د اټوسیکنډ ایکس رې نبضونو تولید لپاره کارول کیږي. لومړنی نبض د الکترون بیم د سپیک په مخکینۍ څنډه کې موقعیت لري، لکه څنګه چې د شکل 1 په پورتنۍ چپ کونج کې ښودل شوي. کله چې XFEL سنتریت ته ورسیږي، د الکترون بیم د مقناطیسي کمپرسور لخوا د ایکس رې په پرتله ځنډول کیږي، او بیا نبض د الکترون بیم (تازه ټوټه) سره تعامل کوي چې د ESASE ماډلیشن یا FEL لیزر لخوا نه بدلیږي. په پای کې، دوهم مقناطیسي انډولیټر د تازه ټوټې سره د اټوسیکنډ نبضونو د تعامل له لارې د ایکس رې نور هم پراخولو لپاره کارول کیږي.
شکل ۱ د تجربوي وسیلې ډیاګرام؛ انځور د طول البلد پړاو ځای (د الکترون د وخت-انرژۍ ډیاګرام، شنه)، اوسنی پروفایل (نیلي)، او د لومړي ترتیب امپلیفیکیشن (ارغواني) لخوا تولید شوي وړانګې ښیې. XTCAV، د X-band transverse cavity؛ cVMI، د کواکسیل چټک نقشه کولو امیجنگ سیسټم؛ FZP، د فریسنل بینډ پلیټ سپیکٹرومیټر
ټول اټوسیکنډ نبضونه د شور څخه جوړ شوي دي، نو هر نبض مختلف طیف او د وخت ډومین ځانګړتیاوې لري، کوم چې څیړونکو په ډیر تفصیل سره وپلټل. د سپیکٹرا په شرایطو کې، دوی د فریسنل بینډ پلیټ سپیکٹرومیټر څخه کار واخیست ترڅو د انفرادي نبضونو سپیکٹرا په مختلفو مساوي انډولټر اوږدوالي کې اندازه کړي، او وموندله چې دا سپیکٹرا د ثانوي امپلیفیکیشن وروسته هم نرم څپې ساتي، دا په ګوته کوي چې نبضونه یو موډل پاتې دي. د وخت ډومین کې، زاویه لرونکی څنډه اندازه کیږي او د نبض د وخت ډومین ویو بڼه مشخص کیږي. لکه څنګه چې په شکل 1 کې ښودل شوي، د ایکس رې نبض د ګرد قطبي انفراریډ لیزر نبض سره پوښل شوی. د ایکس رې نبض لخوا ایونیز شوي فوتو الیکټرونونه به د انفراریډ لیزر د ویکتور پوټینشیل په مخالف لوري کې تارونه تولید کړي. ځکه چې د لیزر بریښنایی ساحه د وخت سره څرخیږي، د فوتو الیکټرون د حرکت ویش د الکترون اخراج وخت لخوا ټاکل کیږي، او د اخراج وخت د زاویه حالت او د فوتو الیکټرون د حرکت ویش ترمنځ اړیکه رامینځته کیږي. د فوتو الیکترون حرکت ویش د کواکسیل فاسټ میپینګ امیجنگ سپیکٹرومیټر په کارولو سره اندازه کیږي. د ویش او سپیکٹرل پایلو پراساس، د اټوسیکنډ نبضونو د وخت ډومین څپې بیا رغول کیدی شي. شکل 2 (a) د نبض دورې ویش ښیې، چې د 440 as میډیا لري. په پای کې، د ګاز څارنې کشف کونکی د نبض انرژي اندازه کولو لپاره کارول شوی و، او د نبض د اعظمي ځواک او نبض د دوران ترمنځ د توزیع پلاټ لکه څنګه چې په شکل 2 (b) کې ښودل شوی محاسبه شوی. درې تشکیلات د مختلف الیکترون بیم تمرکز شرایطو، د ویور کونینګ شرایطو او مقناطیسي کمپرسور ځنډ شرایطو سره مطابقت لري. دریو تشکیلاتو په ترتیب سره د 150، 200، او 260 µJ اوسط نبض انرژي ترلاسه کړه، د اعظمي لوړ ځواک 1.1 TW سره.
شکل ۲. (الف) د نیم لوړوالي بشپړ پلنوالی (FWHM) د نبض د مودې ویش هسټوګرام؛ (ب) د اعظمي ځواک او نبض د مودې سره سم د خپریدو پلاټ
سربیره پردې، دې څیړنې د لومړي ځل لپاره د ایکس رې بانډ کې د سولیټون په څیر سوپر امیشن پدیده هم مشاهده کړه، کوم چې د امپلیفیکیشن په جریان کې د دوامداره نبض لنډیدو په توګه ښکاري. دا د الکترونونو او وړانګو ترمنځ د قوي تعامل له امله رامینځته کیږي، چې انرژي په چټکۍ سره له الکترون څخه د ایکس رې نبض سر ته او د نبض له لکۍ څخه بیرته الکترون ته لیږدول کیږي. د دې پدیدې د ژورې مطالعې له لارې، تمه کیږي چې د ایکس رې نبضونه د لنډې مودې او لوړې کچې ځواک سره د سوپر ریډی ایشن امپلیفیکیشن پروسې پراخولو او د سولیټون په څیر حالت کې د نبض لنډیدو څخه ګټه پورته کولو سره نور هم احساس شي.
د پوسټ وخت: می-۲۷-۲۰۲۴