维也纳工业大学改进了生成X射线激光脉冲的技术
发布时间：2023-02-10 11:02:13 阅读数： 21
起点是一个镱激光器--而不是传统的钛蓝宝石激光器。
在纳米波长范围内，强烈的、极短波的X射线脉冲很难产生，但现在在TU Wien（奥地利维也纳技术大学）开发了一种新的、更简单的方法：起点不是钛-蓝宝石激光器，它曾大多用于这一目的，而是镱激光器。关键的诀窍是，光线随后被送过一种气体，以改变其属性。
ACS Photonics杂志对这项工作进行了描述。
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，可以产生不同的激光颜色--从红色到紫色。
然而，为了产生波长甚至更小的激光束，必须采用特殊的技巧。首先，创建长波长的激光束并射向原子。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"。
"乍一看，这种情况似乎有点违反直觉，"来自维也纳工业大学光子学研究所的保罗-卡佩贾尼说。"事实上，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射线辐射的生产效率也会下降：如果目的是生产非常短波的辐射，其强度会变得非常低。
用Yb代替Ti:sapphire；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，以便通过高次谐波生成产生尽可能短的X射线辐射。
然而，维也纳大学的团队现在已经开发出一种更简单同时也更强大的方法：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，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。"我们得到的不是过去的20%，而是80%左右。"
