強烈、極短波X射線脈沖在納米波長范圍內(nèi)很難產(chǎn)生，但目前，TU Wien（奧地利維也納技術(shù)大學(xué)）已經(jīng)開發(fā)出一種新的、更簡單的方法。該方法的起點不是鈦藍寶石激光器，而是鐿激光器，關(guān)鍵訣竅是光被送過一種氣體，以改變其屬性。

激光束的波長取決于產(chǎn)生它的材料。在相關(guān)的原子或分子中，電子從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N能量較低的狀態(tài)。這導(dǎo)致一個光子被發(fā)射出來－－其波長取決于電子在其狀態(tài)變化過程中失去多少能量。通過這種方式，可以產(chǎn)生從紅色到紫色不同的激光顏色。

然而，為了創(chuàng)造波長更小的激光束，必須采用特殊的技巧。首先，長波長的激光束被創(chuàng)造出來并射向原子。一個電子從原子上被扯下來，在激光的電場中被加速。然后它轉(zhuǎn)回來，再次與它所來自的原子相撞－－從而可以產(chǎn)生短波X射線。這種技術(shù)被稱為 ＂高次諧波產(chǎn)生＂。

維也納工業(yè)大學(xué)光子學(xué)研究所的保羅－卡佩賈尼說：“乍一看，這種情況似乎有點違反直覺，但事實證明，原始激光束的波長越大，你最終能實現(xiàn)的波長就越小。”然而，在這個過程中，X射線輻射的效率也會下降：如果目的是生產(chǎn)非常短波的輻射，其強度會變得非常低。

用鐿代替鈦 用氣體代替晶體

到目前為止，這種技術(shù)幾乎總是通過使用鈦藍寶石激光器，然后用特殊的晶體增加其輻射的波長，以便通過高次諧波產(chǎn)生盡可能短的X射線輻射。維也納大學(xué)的團隊現(xiàn)在開發(fā)出一種更簡單也更強大的方法。他們使用了一種鐿激光，鐿激光器比鈦－藍寶石激光器更簡單、更便宜、更強大，但直到現(xiàn)在，它們在X射線生產(chǎn)中的性能還低得多。

“在維也納大學(xué)，研究者首先增加了鐿激光器的輻射波長，不是像通常那樣通過晶體發(fā)送這種輻射，而是通過分子氣體發(fā)送這種輻射。”Paolo Carpeggiani說：“這極大地提高了效率，從過去的20％到現(xiàn)在的80％左右。”

來自：ofweek

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