ٽي ڊبليو ڪلاس ايٽو سيڪنڊ ايڪس ري پلس ليزر

ٽي ڊبليو ڪلاس ايٽو سيڪنڊ ايڪس ري پلس ليزر
ايٽو سيڪنڊ ايڪس رينبض ليزرتيز طاقت ۽ مختصر نبض جي مدت سان الٽرا فاسٽ نان لائنر اسپيڪٽرو اسڪوپي ۽ ايڪس ري ڊفرڪشن اميجنگ حاصل ڪرڻ جي ڪنجي آهي. آمريڪا ۾ ريسرچ ٽيم ٻن مرحلن جو ڪيسڪيڊ استعمال ڪيوايڪس ري مفت اليڪٽران ليزرڊسڪريٽ ايٽو سيڪنڊ دالون ڪڍڻ لاءِ. موجوده رپورٽن جي مقابلي ۾، دالون جي سراسري چوٽي جي طاقت شدت جي ترتيب سان وڌي وئي آهي، وڌ ۾ وڌ چوٽي جي طاقت 1.1 TW آهي، ۽ وچين توانائي 100 μJ کان وڌيڪ آهي. مطالعي ايڪس ري فيلڊ ۾ سوليٽون جهڙي سپر ريڊيئيشن رويي لاءِ مضبوط ثبوت پڻ فراهم ڪري ٿي.تيز توانائي وارا ليزرتحقيق جي ڪيترن ئي نون شعبن کي هلائي ڇڏيو آهي، جن ۾ هاءِ فيلڊ فزڪس، ايٽو سيڪنڊ اسپيڪٽرو اسڪوپي، ۽ ليزر پارٽيڪل ايڪسيليٽر شامل آهن. سڀني قسمن جي ليزرن ۾، ايڪس ري طبي تشخيص، صنعتي نقص جي ڳولا، حفاظتي معائنو ۽ سائنسي تحقيق ۾ وڏي پيماني تي استعمال ٿيندا آهن. ايڪس ري فري اليڪٽران ليزر (XFEL) ٻين ايڪس ري جنريشن ٽيڪنالاجي جي مقابلي ۾ چوٽي ايڪس ري پاور کي شدت جي ڪيترن ئي آرڊرن تائين وڌائي سگھي ٿو، اهڙي طرح ايڪس ري جي ايپليڪيشن کي نان لائنر اسپيڪٽرو اسڪوپي ۽ سنگل پارٽيڪل ڊفرڪشن اميجنگ جي ميدان ۾ وڌايو جتي اعليٰ طاقت جي ضرورت هوندي آهي. تازو ڪامياب ايٽو سيڪنڊ XFEL ايٽو سيڪنڊ سائنس ۽ ٽيڪنالاجي ۾ هڪ وڏي ڪاميابي آهي، بينچ ٽاپ ايڪس ري ذريعن جي مقابلي ۾ دستياب چوٽي پاور کي ڇهن آرڊرن کان وڌيڪ شدت سان وڌائي ٿو.

مفت اليڪٽران ليزراجتماعي عدم استحڪام استعمال ڪندي خود بخود اخراج جي سطح کان ڪيترائي آرڊر وڌيڪ مقدار ۾ نبض توانائي حاصل ڪري سگھي ٿي، جيڪا ريليٽيوسٽڪ اليڪٽران بيم ۽ مقناطيسي اوسيليٽر ۾ تابڪاري جي ميدان جي مسلسل رابطي جي ڪري ٿيندي آهي. سخت ايڪس ري رينج (تقريبن 0.01 nm کان 0.1 nm طول موج) ۾، FEL بنڊل ڪمپريشن ۽ پوسٽ-سيچوريشن ڪوننگ ٽيڪنڪ ذريعي حاصل ڪئي ويندي آهي. نرم ايڪس ري رينج (تقريبن 0.1 nm کان 10 nm طول موج) ۾، FEL ڪيسڪيڊ فريش سلائس ٽيڪنالاجي ذريعي لاڳو ڪئي ويندي آهي. تازو، 100 GW جي چوٽي جي طاقت سان ايٽو سيڪنڊ دالون کي وڌايو ويو آهي خود بخود اسپونٽيون اخراج (ESASE) طريقو استعمال ڪندي پيدا ڪيو ويو آهي.

ريسرچ ٽيم لينڪ ڪوهيرنيٽ مان نرم ايڪس ري ايٽو سيڪنڊ پلس آئوٽ پُٽ کي وڌائڻ لاءِ XFEL تي ٻڌل ٻن مرحلن واري ايمپليفڪيشن سسٽم کي استعمال ڪيو.روشني جو ذريعوTW سطح تائين، رپورٽ ٿيل نتيجن جي ڀيٽ ۾ شدت جي بهتري جو هڪ ترتيب. تجرباتي سيٽ اپ شڪل 1 ۾ ڏيکاريو ويو آهي. ESASE طريقي جي بنياد تي، فوٽوڪيٿوڊ ايميٽر کي هڪ اليڪٽران بيم حاصل ڪرڻ لاءِ ماڊل ڪيو ويو آهي هڪ اعلي ڪرنٽ اسپائڪ سان، ۽ ايٽو سيڪنڊ ايڪس ري پلس پيدا ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيو ويندو آهي. شروعاتي نبض اليڪٽران بيم جي اسپائڪ جي سامهون واري ڪنڊ تي واقع آهي، جيئن شڪل 1 جي مٿين کاٻي ڪنڊ ۾ ڏيکاريل آهي. جڏهن XFEL سنترپتي تي پهچي ٿو، ته اليڪٽران بيم هڪ مقناطيسي ڪمپريسر پاران ايڪس ري جي نسبت دير سان ٿئي ٿو، ۽ پوءِ نبض اليڪٽران بيم (تازو سلائس) سان رابطو ڪري ٿي جيڪا ESASE ماڊليشن يا FEL ليزر پاران تبديل نه ڪئي وئي آهي. آخرڪار، هڪ ٻيو مقناطيسي انڊوليٽر استعمال ڪيو ويندو آهي ايڪس ري کي وڌيڪ وڌائڻ لاءِ ايٽو سيڪنڊ پلس جي تازي سلائس سان رابطي ذريعي.

شڪل 1 تجرباتي ڊوائيس جو خاڪو؛ تصوير ۾ طول بلد مرحلي جي جاءِ (اليڪٽران جو وقت-توانائي خاڪو، سائو)، موجوده پروفائل (نيرو)، ۽ پهرين آرڊر امپليفڪيشن (جامني) ذريعي پيدا ٿيندڙ تابڪاري ڏيکاري ٿي. XTCAV، X-بينڊ ٽرانسورس ڪيويٽي؛ cVMI، ڪو ايڪسيل ريپڊ ميپنگ اميجنگ سسٽم؛ FZP، فريسنل بينڊ پليٽ اسپيڪٽروميٽر

سڀئي ايٽو سيڪنڊ دالون شور مان ٺهيل آهن، تنهن ڪري هر دال ۾ مختلف اسپيڪٽرل ۽ ٽائيم ڊومين خاصيتون آهن، جن کي محققن وڌيڪ تفصيل سان ڳولهيو. اسپيڪٽرا جي لحاظ کان، انهن هڪ فريسنل بينڊ پليٽ اسپيڪٽروميٽر استعمال ڪيو ته جيئن مختلف برابر انڊوليٽر ڊيگهه تي انفرادي دال جي اسپيڪٽرا کي ماپي سگهجي، ۽ ڏٺائين ته اهي اسپيڪٽرا ثانوي امپليفڪيشن کان پوءِ به هموار موج برقرار رکيا، اهو ظاهر ڪري ٿو ته دالون يوني موڊل رهيون. ٽائيم ڊومين ۾، ڪوئلي جي فرينج ماپي ويندي آهي ۽ نبض جي ٽائيم ڊومين ويف فارم کي خاصيت ڏني ويندي آهي. جيئن شڪل 1 ۾ ڏيکاريل آهي، ايڪس ري نبض گول پولرائزڊ انفراريڊ ليزر نبض سان اوورليپ ٿيل آهي. ايڪس ري نبض پاران آئنائيز ٿيل فوٽو اليڪٽران انفراريڊ ليزر جي ویکٹر پوٽينشل جي مخالف طرف لڪيرون پيدا ڪندا. ڇاڪاڻ ته ليزر جو برقي ميدان وقت سان گڏ گھمندو آهي، فوٽو اليڪٽران جي رفتار جي ورڇ اليڪٽران جي اخراج جي وقت سان طئي ڪئي ويندي آهي، ۽ اخراج وقت جي ڪوئلي موڊ ۽ فوٽو اليڪٽران جي رفتار جي ورڇ جي وچ ۾ تعلق قائم ٿيندو آهي. فوٽو اليڪٽران مومينٽم جي ورڇ کي ڪو ايڪسيل فاسٽ ميپنگ اميجنگ اسپيڪٽروميٽر استعمال ڪندي ماپيو ويندو آهي. ورڇ ۽ اسپيڪٽرل نتيجن جي بنياد تي، ايٽو سيڪنڊ دال جي ٽائيم ڊومين ويف فارم کي ٻيهر تعمير ڪري سگهجي ٿو. شڪل 2 (a) نبض جي مدت جي ورڇ کي ڏيکاري ٿو، جنهن جو وچين 440 as آهي. آخرڪار، گئس مانيٽرنگ ڊيڪٽر نبض جي توانائي کي ماپڻ لاءِ استعمال ڪيو ويو، ۽ چوٽي نبض جي طاقت ۽ نبض جي مدت جي وچ ۾ اسڪيٽر پلاٽ جيئن شڪل 2 (b) ۾ ڏيکاريل آهي، حساب ڪيو ويو. ٽي ترتيبون مختلف اليڪٽران بيم فوڪسنگ حالتن، ويور ڪوننگ حالتن ۽ مقناطيسي ڪمپريسر دير جي حالتن سان مطابقت رکن ٿيون. ٽنهي ترتيبن ترتيب وار 150، 200، ۽ 260 µJ جي سراسري نبض توانائي پيدا ڪئي، وڌ ۾ وڌ چوٽي جي طاقت 1.1 TW سان.

شڪل 2. (الف) اڌ اوچائي مڪمل ويڪر (FWHM) نبض جي مدت جو ورڇ هسٽوگرام؛ (ب) چوٽي جي طاقت ۽ نبض جي مدت سان لاڳاپيل اسڪيٽر پلاٽ

ان کان علاوه، مطالعي ۾ پهريون ڀيرو ايڪس ري بينڊ ۾ سوليٽن جهڙي سپر ايميشن جو رجحان پڻ ڏٺو ويو، جيڪو امپليفڪيشن دوران مسلسل نبض جي مختصر ٿيڻ جي طور تي ظاهر ٿئي ٿو. اهو اليڪٽران ۽ تابڪاري جي وچ ۾ هڪ مضبوط رابطي جي ڪري ٿئي ٿو، توانائي تيزيءَ سان اليڪٽران کان ايڪس ري نبض جي مٿي ڏانهن ۽ نبض جي دم کان اليڪٽران ڏانهن واپس منتقل ٿئي ٿي. هن رجحان جي گهري مطالعي ذريعي، اميد ڪئي وڃي ٿي ته مختصر مدت ۽ اعليٰ چوٽي جي طاقت سان ايڪس ري نبض کي سپر ريڊيئيشن امپليفڪيشن جي عمل کي وڌائڻ ۽ سوليٽن جهڙي موڊ ۾ نبض جي مختصر ٿيڻ جو فائدو وٺي وڌيڪ محسوس ڪري سگهجي ٿو.