Çin Bilimler Akademisi'nin (CAS) Şangay İleri Araştırma Enstitüsü'ndeki (SARI) serbest elektron lazer ekibi, ultra hızlı serbest elektron lazer darbelerinin tanısal çalışmasında ilerleme kaydetti. Ekip, kendinden referanslı girişim spektroskopisine dayanan, ultra hızlı serbest elektron lazer darbelerinin tek atışta teşhisi için yeni bir yöntem önerdi ve onayladı; bu, attosaniye serbest elektronun yüksek hassasiyetli gerçek zamanlı teşhisi problemini çözmek için yepyeni bir fikir sunuyor. elektron lazerleri. Ultra Kısa Serbest Elektron Lazer Darbelerinin Tek Atışlı Karakterizasyonu için Kendine Referanslı Spektral İnterferometri başlıklı ilgili araştırma sonuçları, Physical Review Letters'da (Fiziksel İnceleme Mektupları) yayımlandı.
Fotoelektrik emisyon gecikmeleri, değerlik elektronlarının hareketi ve elektrik aktarımı gibi mikroskobik dünyadaki madde dönüşümlerinin temel süreçlerini keşfetmek için attosaniye (10-18 s) zaman çözme kapasitesine sahip gelişmiş ışık kaynaklarına acilen ihtiyaç duyulmaktadır. şarj. Attosecond ışık kaynağı, atomların ve moleküllerin içindeki elektron hareketini gözlemlemek ve manipüle etmek için kullanılabilir; bu, bilim adamlarının kimyasal reaksiyonları, elektronik yapıyı ve moleküler dinamikleri daha derinlemesine keşfetmelerine yardımcı olur ve malzeme bilimi ve kimya araştırmaları için büyük önem taşır. Son yıllarda, X-ışını serbest elektron lazer fiziği ve teknolojisindeki önemli atılımlar, attosaniye bilimsel araştırmalar için devrim niteliğinde bir araç sağlaması beklenen, son derece yüksek tepe parlaklığına sahip attosaniye X-ışını darbelerinin üretilmesini mümkün kılmıştır. Attosaniye darbelerinin üretilmesine ek olarak, attosaniye X-ışını serbest elektron lazerinin tam zaman-frekans alanı bilgisi tanısı, ultra hızlı bilimsel deneyler için aynı derecede önemlidir ve bu bilginin yüksek hassasiyetli, gerçek zamanlı tanısının nasıl gerçekleştirileceği, günümüzde daha da önem kazanmıştır. attosaniye X-ışını serbest elektron lazerinin uygulanmasını sınırlayan bir darboğaz. Bu sorunu çözmek için ekip, Çin'in serbest elektron lazeri büyük ölçekli bilimsel cihazını temel alan sistematik araştırma çalışmaları yürüttü.
Attosaniye darbeli X-ışını serbest elektron lazer darbeleri için şema düzeni ve zaman-frekans alanı yeniden yapılandırma yöntemi
Son yıllarda, doğrudan elektrik alan rekonstrüksiyonlu spektral faz interferometrisi (SPIDER), ultra hızlı lazerler alanında hızla gelişen darbe rekonstrüksiyon yöntemlerinden biri haline geldi. Bu yöntemin anahtarı, uygun spektral kaymaya sahip bir çift kopya darbesi üretmektir. Bu işlem genellikle doğrusal olmayan kristal malzemelerin kullanımını gerektirir, bu da yöntemin kısa dalga boylarına genişletilmesini oldukça zorlaştırır. Bu çalışmada, spektral kayma miktarını oluşturmak için serbest elektron lazerinin frekans çekiş etkisinden faydalanılması yenilikçi bir şekilde önerilmiştir ve hem ultra hızlı radyasyon darbesi hem de referans darbesi, kendi kendini akıllı bir şekilde gerçekleştiren aynı elektron ışını tarafından üretilir. -radyasyon darbesinin referans spektral girişimi; SPIDER'ı geliştirmek için dalgacık dönüşümü algoritması uygulanarak, sinyal-gürültü oranı ve yeniden yapılanmanın verimliliği daha da geliştirilebilir ve aynı zamanda Shanghai soft-X-ray free parametreleri kullanılarak -elektron lazer cihazı, bu yöntem kullanılarak attosaniyelik bir X-ışını darbesinin tüm zaman-frekans alanı bilgisinin doğru bir şekilde yeniden oluşturulabileceği (yeniden yapılandırma hatası %6'dan azdır) gösterilmiştir. Geleneksel serbest elektronlu lazer cihazlarındaki ultra hızlı darbelerin teşhis yöntemiyle karşılaştırıldığında, bu yöntem, basit ekipman, yüksek teşhis verimliliği (gerçek zamanlı, tek atış), aynı anda tam zaman-frekans alanı bilgisi elde etme avantajlarına sahiptir. ve daha kısa radyasyon darbeleriyle daha yüksek teşhis doğruluğu; bu, ultra hızlı X-ışını serbest elektron lazerlerinin hata ayıklamasının optimizasyonunun yanı sıra X-ışını serbest elektron lazerlerine dayalı gelecekteki attosaniye bilim deneyleri için yepyeni bir teşhis aracı sağlar. Sonuçlar aşağıdaki tabloda özetlenmiştir.
