Kinijos mokslų akademijos (CAS) Šanchajaus pažangiojo tyrimų instituto (SARI) laisvųjų elektronų lazerių komanda padarė pažangą tirdama itin greitus laisvųjų elektronų lazerio impulsus. Grupė pasiūlė ir patvirtino naują ultragreičių laisvųjų elektronų lazerio impulsų diagnostikos vieną kartą metodą, pagrįstą savarankiška trukdžių spektroskopija, kuris suteikia visiškai naują idėją, kaip išspręsti didelio tikslumo realiu laiku attosekundžių laisvųjų diagnozių diagnostikos problemą. elektronų lazeriai. Susiję tyrimų rezultatai, pavadinti „Self-Referenced Spectral Interferometry for Single-Shot Characterization of Ultrashort Free-Electron Laser Impulses“, buvo paskelbti Physical Review Letters ( Physical Review Letters.
Norint ištirti pagrindinius mikroskopinio pasaulio materijos virsmų procesus, tokius kaip fotoelektrinės spinduliuotės delsimas, valentinių elektronų judėjimas ir elektros pernešimas, skubiai reikia pažangių šviesos šaltinių, turinčių atosekundės (10-18 s) laiko skyrimo galimybes. mokestis. Atosekundinis šviesos šaltinis gali būti naudojamas stebėti ir valdyti elektronų judėjimą atomų ir molekulių viduje, o tai padeda mokslininkams giliau ištirti chemines reakcijas, elektroninę struktūrą ir molekulinę dinamiką, be to, jis yra labai svarbus medžiagų mokslo ir chemijos tyrimams. Pastaraisiais metais svarbūs rentgeno laisvųjų elektronų lazerio fizikos ir technologijų atradimai leido sukurti atosekundinius rentgeno impulsus, pasižyminčius itin dideliu didžiausiu ryškumu, kurie, kaip tikimasi, taps revoliucine atosekundinių mokslinių tyrimų priemone. Be atosekundinių impulsų generavimo, ultragreitiems moksliniams eksperimentams vienodai svarbi atosekundinių rentgeno spindulių laisvųjų elektronų lazerio laiko ir dažnio srities informacijos diagnostika, o kaip atlikti labai tikslią šios informacijos diagnostiką realiuoju laiku. kliūtis, ribojanti atosekundžių rentgeno spindulių laisvųjų elektronų lazerio taikymą. Siekdama išspręsti šią problemą, komanda atliko sistemingą mokslinį tyrimą, pagrįstą Kinijos laisvųjų elektronų lazeriniu didelio masto moksliniu prietaisu.
Schemos išdėstymas ir laiko-dažnio srities atkūrimo metodas atosekundiniams impulsiniams rentgeno spindulių laisvųjų elektronų lazerio impulsams
Pastaraisiais metais spektrinės fazės interferometrija su tiesioginio elektrinio lauko rekonstrukcija (SPIDER) tapo vienu iš sparčiai besivystančių impulsų rekonstrukcijos metodų itin greitų lazerių srityje. Šio metodo raktas yra sukurti porą replikų impulsų su atitinkamu spektriniu šlytimi. Šiam procesui paprastai reikia naudoti netiesines kristalines medžiagas, todėl metodo išplėtimas iki trumpų bangų yra gana sudėtingas. Šiame tyrime naujoviškai siūloma panaudoti laisvųjų elektronų lazerio dažnio traukos efektą spektriniam šlyties kiekiui generuoti, o tiek itin greitą spinduliuotės impulsą, tiek atskaitos impulsą generuoja tas pats elektronų pluoštas, kuris sumaniai realizuoja save. -referenciniai spektriniai spinduliuotės impulso trukdžiai; pritaikius banglečių transformacijos algoritmą, siekiant pagerinti SPIDER, signalo ir triukšmo santykį bei rekonstrukcijos efektyvumą galima dar pagerinti, o tuo pačiu naudojant Šanchajaus soft-X-ray free parametrus. -elektroninio lazerinio įrenginio, įrodyta, kad naudojant šį metodą galima tiksliai atkurti visą atosekundinio rentgeno impulso laiko-dažnio srities informaciją (rekonstrukcijos paklaida mažesnė nei 6%). Palyginti su ultragreičių impulsų diagnostikos metodu tradiciniuose laisvųjų elektronų lazeriniuose įrenginiuose, šis metodas turi paprastos įrangos privalumus, aukštą diagnostikos efektyvumą (realiu laiku, vieno kadro), tuo pačiu metu gaunant visą laiko ir dažnio srities informaciją, ir didesnis diagnostinis tikslumas naudojant trumpesnius spinduliuotės impulsus, o tai suteikia visiškai naują diagnostikos priemonę, leidžiančią optimizuoti ultragreičių rentgeno spindulių laisvųjų elektronų lazerių derinimą, taip pat būsimiems attosekundiniams moksliniams eksperimentams, pagrįstiems rentgeno spindulių laisvųjų elektronų lazeriais. Rezultatai apibendrinti šioje lentelėje.
