צוות הלייזר האלקטרוני החופשי במכון המחקר המתקדם של שנגחאי (SARI) של האקדמיה הסינית למדעים (CAS) התקדם במחקר האבחוני של פעימות לייזר אלקטרוניים חופשיים מהירים במיוחד. הצוות הציע ואימת שיטה חדשה לאבחון צילום יחיד של פולסי לייזר מהירים במיוחד של אלקטרונים חופשיים המבוססת על ספקטרוסקופיה של הפרעות עם הפניה עצמית, המספקת רעיון חדש לגמרי לפיצוח הבעיה של אבחון דיוק גבוה בזמן אמת של אטושניות חופשיות. לייזרים אלקטרונים. תוצאות המחקר הקשורות, שכותרתן Self-Referenced Spectral Interferometry for Single-Shot Characterization of Ultrashort Free-Electron Laser Pulses, פורסמו ב-Physical Review Letters (Physical Review Letters).
נחוצים בדחיפות מקורות אור מתקדמים עם יכולות פתרון זמן של attosecond (10-18 s) כדי לחקור את התהליכים הבסיסיים של טרנספורמציות חומר בעולם המיקרוסקופי, כגון עיכובי פליטה פוטו-אלקטריים, תנועת אלקטרונים ערכיים והעברת חשמל לחייב. ניתן להשתמש במקור האור ה-attosecond כדי לצפות ולתפעל את תנועת האלקטרונים בתוך אטומים ומולקולות, מה שעוזר למדענים לחקור תגובות כימיות, מבנה אלקטרוני ודינמיקה מולקולרית לעומק רב יותר, ויש לו משמעות רבה למדעי החומרים ולמחקר הכימיה. בשנים האחרונות, פריצות דרך חשובות בפיזיקה ובטכנולוגיית הלייזר האלקטרוני החופשי של רנטגן אפשרו יצירת פולסים של קרני רנטגן אטו-שניות עם בהירות שיא גבוהה במיוחד, שצפוי לספק כלי מהפכני למחקר מדעי אטושני. בנוסף ליצירת פולסים אטו-שניות, אבחון המידע המלא של תחום הזמן-תדר של לייזר רנטגן חופשי-אלקטרוני אטושני חשוב לא פחות עבור ניסויים מדעיים מהירים במיוחד, וכיצד לבצע אבחון דיוק גבוה בזמן אמת של מידע זה הפך צוואר בקבוק המגביל את היישום של לייזר attosecond-ray-ray free-lectron. כדי לטפל בבעיה זו, הצוות ביצע עבודת מחקר שיטתית המבוססת על מכשיר מדעי לייזר חופשי אלקטרוני של סין.
פריסת סכימה ושיטת שחזור תחום תדר זמן עבור פולסי לייזר פועם בקרני רנטגן חופשי-אלקטרון
בשנים האחרונות, אינטרפרומטריית פאזות ספקטרלית עם שחזור שדה חשמלי ישיר (SPIDER) הפכה לאחת משיטות שחזור הדופק המתפתחות במהירות בתחום הלייזרים האולטרה-מהירים. המפתח לשיטה זו הוא ליצור זוג פולסים העתקים עם גזירה ספקטרלית מתאימה. תהליך זה מצריך בדרך כלל שימוש בחומרים גבישיים לא ליניאריים, מה שמקשה למדי על הרחבת השיטה לאורכי גל קצרים. במחקר זה, מוצע באופן חדשני לנצל את אפקט המתיחה בתדר של הלייזר האלקטרוני החופשי כדי ליצור את כמות הגזירה הספקטרלית, וגם פולס הקרינה האולטרה-מהיר וגם פולס הייחוס נוצרים על ידי אותה אלומת אלקטרונים, המממשת את העצמי בצורה חכמה. -הפרעה ספקטרלית התייחסות של דופק הקרינה; על ידי יישום אלגוריתם טרנספורמציה wavelet על מנת לשפר את ה-SPIDER, ניתן לשפר עוד יותר את יחס האות לרעש ואת יעילות השחזור, ובמקביל, על ידי שימוש בפרמטרים של שנחאי רך רנטגן חופשי. מכשיר לייזר אלקטרוני, הוכח שניתן לשחזר את המידע המלא של תחום הזמן-תדר של דופק קרן רנטגן אטו-שניה (שגיאת השחזור היא פחות מ-6%) בשיטה זו. בהשוואה לשיטת האבחון של פולסים מהירים במיוחד במכשירי לייזר מסורתיים עם אלקטרונים חופשיים, לשיטה זו יש יתרונות של ציוד פשוט, יעילות אבחון גבוהה (בזמן אמת, צילום בודד), השגת מידע מלא על תחום תדר זמן בו זמנית, ודיוק אבחוני גבוה יותר עם פעימות קרינה קצרות יותר, המספק אמצעי אבחון חדש לגמרי לאופטימיזציה של איתור באגים של לייזרים אולטרה-מהירים של קרני רנטגן חופשיים, כמו גם לניסויים מדעיים עתידיים של Attosecond המבוססים על לייזרים חופשיים של רנטגן. התוצאות מסוכמות בטבלה הבאה.
