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极紫外光源设备开启超短脉冲和高频率模式

发布时间: 2020-10-10 10:29:05   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:

日本东京大学的研究人员在该大学建立了一个高频激光源设备,用于研究超快化学反应和快速生物过程等与时间相关的现象。该设备能够允许科学家产生相干的极端紫外线(XUV)脉冲和X射线脉冲。这两种高精度的光波可以由细微的参数控制,对于许多实验至关重要。

相干XUV 光源特别适合清楚的揭示生物和物理样品的细节。虽然现有的研究需要 XUV 光源时可以用大型粒子加速器,但是通常研究人员不允许使用这些设备。新研究的 XUV 设备有希望让更多的科学家使用。XUV光源设备位于地下实验室中,设施包含一个5米乘2米的真空容器,内有一个100米长的谐振器,这个谐振器用于存储激光。线圈上两个独特的气体气囊能够改变激光的特性。当激光和气体相互作用时,将发生一种称为生成高阶谐波的过程。这个过程可确保 XUV 源提供超短脉冲,用于探测快速现象及高频现象。这些特性可以用来检测物质的结构和化学成分。

图7. 东京大学设备中如何生成两个不同的光束源示意图

气体的存在还产生两个独立的 XUV 光和软X射线光。研究人员在研究过程中将这些光束投射到样品上,高速成像传感器最终读取从样品反射的光束。现有的 XUV设备也在兆赫兹频段使用同步辐射脉冲,但是它的光脉宽很长,不适合解决动态、快速的现象。来自东京大学光子科技所和RIKEN先进光学中心Katsumi Midorikawa 教授说,新设备以及其方法会产生极短的 XUV 脉冲,这些脉冲具有极高的频率,即兆赫兹频段,也就是每秒百万次循环。

“以前,生产相干的 XUV 光和软X射线的设施是基于粒子加速器的巨型设备,就像较小版本的欧洲大型粒子对撞机一样,” Midorikawa 说。“鉴于这些设备的稀有性和其实验的巨额费用,许多研究人员无法使用这种设备。这促使我和东京大学以及 RIKEN 的同事创造一种新型设备。我们希望让更多的研究人员更有机会使用这个设备。”

 
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