Длинные волны и короткие волныЖесткое рентгеновское излучение — это свет с длиной волны в диапазоне пикометров — намного короче длины волны видимого света. Но чтобы создать это чрезвычайно коротковолновое излучение, команда профессора Андрюса Балтуски (Институт фотоники, электротехника, TU Wien) начинает с совершенно другого вида света. Они создали высокоинтенсивную инфракрасную лазерную систему с длиной волны 4 микрометра, что намного больше длины волны видимого света.
Излучаемый лазером свет в средней инфракрасной области попадает на медную пластину. Интенсивность лазерного света настолько высока, что электроны вырываются из атомов. Лазерное поле поворачивает их, ускоряет и, в конце концов, заставляет снова ударить по меди при очень высоких энергиях. Во время этого удара электронов, возвращающихся к медной пластине, испускается рентгеновское излучение.
«Поток рентгеновского излучения зависит от длины волны лазера», — говорит Скирмантас Алисаускас (TU Wien). «Если длина волны лазера большая, то каждый электрон проводит много времени в лазерном поле, прежде чем вернуться к атомам меди. У него больше времени, чтобы набрать энергию, и он еще сильнее ударяется о медную пластину».Создание нового типа лазера
Вот почему ученые сосредоточили свое внимание на создании длинноволновых лазерных систем. «Раньше этот эксперимент проводился с обычным лазером 0,8 микрометра. Длина волны наших лазерных импульсов в пять раз больше, что означает увеличение потока рентгеновского излучения в 25 раз», — говорит Скирмантас Алисаускас. Каждый лазерный импульс приводит к одному миллиарду рентгеновских фотонов, излучаемых во всех направлениях.
Создание этого лазерного луча было сложной технологической задачей. «Создавать лазеры с такими длинными волнами сложно, но основная проблема заключалась в том, чтобы сделать лазерный свет достаточно интенсивным», — говорит Алисаускас. «На этой длине волны это самый интенсивный лазерный свет в мире. Но в ближайшем будущем мы хотим пойти еще дальше».
Больше импульсов в секунду Команда планирует использовать еще более длинные волны, и они пытаются увеличить скорость, с которой лазер может производить световые импульсы. «На данный момент у нас есть частота повторения 20 лазерных импульсов в секунду. Это прекрасно для доказательства принципа, но для технологических приложений нам нужно увеличить ее — и у нас уже есть несколько хороших идей, как это сделать. это ", — говорит профессор Андрюс Балтуска.Рентгеновские лучи используются всякий раз, когда необходимо исследовать атомную структуру материалов.
Поскольку новый источник рентгеновского излучения излучает не непрерывный луч, а короткие импульсы, его можно использовать для измерений с временным разрешением.