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维也纳工业大学改进了生成X射线激光脉冲的技术

日期: 2023-02-02
浏览次数: 13
来源:OFweek激光网


强烈、极短波X射线脉冲在纳米波长范围内很难产生,但目前,TU Wien(奥地利维也纳技术大学)已经开发出一种新的、更简单的方法。该方法的起点不是钛蓝宝石激光器,而是镱激光器,关键诀窍是光被送过一种气体,以改变其属性。
激光束的波长取决于产生它的材料。在相关的原子或分子中,电子从一种状态转变为另一种能量较低的状态。这导致一个光子被发射出来--其波长取决于电子在其状态变化过程中失去多少能量。通过这种方式,可以产生从红色到紫色不同的激光颜色。
然而,为了创造波长更小的激光束,必须采用特殊的技巧。首先,长波长的激光束被创造出来并射向原子。一个电子从原子上被扯下来,在激光的电场中被加速。然后它转回来,再次与它所来自的原子相撞--从而可以产生短波X射线。这种技术被称为 "高次谐波产生"。
维也纳工业大学光子学研究所的保罗-卡佩贾尼说:“乍一看,这种情况似乎有点违反直觉,但事实证明,原始激光束的波长越大,你最终能实现的波长就越小。”然而,在这个过程中,X射线辐射的效率也会下降:如果目的是生产非常短波的辐射,其强度会变得非常低。
用镱代替钛  用气体代替晶体
到目前为止,这种技术几乎总是通过使用钛蓝宝石激光器,然后用特殊的晶体增加其辐射的波长,以便通过高次谐波产生尽可能短的X射线辐射。维也纳大学的团队现在开发出一种更简单也更强大的方法。他们使用了一种镱激光,镱激光器比钛-蓝宝石激光器更简单、更便宜、更强大,但直到现在,它们在X射线生产中的性能还低得多。
“在维也纳大学,研究者首先增加了镱激光器的辐射波长,不是像通常那样通过晶体发送这种辐射,而是通过分子气体发送这种辐射。”Paolo Carpeggiani说:“这极大地提高了效率,从过去的20%到现在的80%左右。



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