બે વર્ગ એટોસેકન્ડ એક્સ-રે પલ્સ લેસર

બે વર્ગ એટોસેકન્ડ એક્સ-રે પલ્સ લેસર
એટસેકન્ડ એક્સ-રેનાડીઉચ્ચ પાવર અને ટૂંકા પલ્સ અવધિ સાથે અલ્ટ્રાફાસ્ટ નોનલાઇનર સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી અને એક્સ-રે ડિફરક્શન ઇમેજિંગ પ્રાપ્ત કરવાની ચાવી છે. યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સની સંશોધન ટીમે બે-તબક્કાના કાસ્કેડનો ઉપયોગ કર્યોએક્સ-રે ફ્રી ઇલેક્ટ્રોન લેસરોઅલગ એટોસેકન્ડ કઠોળ આઉટપુટ કરવા માટે. હાલના અહેવાલોની તુલનામાં, કઠોળની સરેરાશ પીક પાવર તીવ્રતાના ક્રમમાં વધારો થાય છે, મહત્તમ પીક પાવર 1.1 ટીડબ્લ્યુ છે, અને સરેરાશ energy ર્જા 100 μJ કરતા વધારે છે. આ અભ્યાસ એક્સ-રે ક્ષેત્રમાં સોલિટન જેવા સુપરરેડિયેશન વર્તન માટે પણ મજબૂત પુરાવા પૂરા પાડે છે.ઉચ્ચ ઉર્જા લેસરોઉચ્ચ ક્ષેત્રના ભૌતિકશાસ્ત્ર, એટોસેકન્ડ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી અને લેસર કણ પ્રવેગક સહિત સંશોધનનાં ઘણા નવા ક્ષેત્રો ચલાવ્યાં છે. તમામ પ્રકારના લેસરોમાં, એક્સ-રેનો ઉપયોગ તબીબી નિદાન, industrial દ્યોગિક ખામી તપાસ, સલામતી નિરીક્ષણ અને વૈજ્ .ાનિક સંશોધન માટે વ્યાપકપણે થાય છે. એક્સ-રે ફ્રી-ઇલેક્ટ્રોન લેસર (એક્સએફઇએલ) અન્ય એક્સ-રે જનરેશન તકનીકોની તુલનામાં તીવ્રતાના ઘણા ઓર્ડર દ્વારા પીક એક્સ-રે પાવરને વધારી શકે છે, આમ નોનલાઇનર સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી અને સિંગલ-કણ વિખેરીના ક્ષેત્રમાં એક્સ-રેની એપ્લિકેશનને વિસ્તૃત કરી શકે છે જ્યાં ઉચ્ચ શક્તિની આવશ્યકતા હોય છે. તાજેતરના સફળ એટોસેકન્ડ એક્સફેલ એટોસેકન્ડ વિજ્ and ાન અને તકનીકીમાં એક મોટી સિદ્ધિ છે, જે બેંચટોપ એક્સ-રે સ્ત્રોતોની તુલનામાં ઉપલબ્ધ પીક પાવરને તીવ્રતાના છથી વધુ ઓર્ડરમાં વધારો કરે છે.

મફત ઇલેક્ટ્રોન લેસરોસામૂહિક અસ્થિરતાનો ઉપયોગ કરીને સ્વયંભૂ ઉત્સર્જન સ્તર કરતા વધારે તીવ્રતાના ઘણા ઓર્ડર પલ્સ gies ર્જા મેળવી શકે છે, જે સાપેક્ષવાદી ઇલેક્ટ્રોન બીમ અને ચુંબકીય c સિલેટરમાં રેડિયેશન ક્ષેત્રની સતત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને કારણે થાય છે. સખત એક્સ-રે રેન્જમાં (લગભગ 0.01 એનએમથી 0.1 એનએમ તરંગલંબાઇ), એફએએલ બંડલ કમ્પ્રેશન અને સંતાન પછીના ક con નિંગ તકનીકો દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે. નરમ એક્સ-રે રેન્જમાં (લગભગ 0.1 એનએમથી 10 એનએમ તરંગલંબાઇ), એફએલને કાસ્કેડ તાજી-સ્લાઇસ તકનીક દ્વારા લાગુ કરવામાં આવે છે. તાજેતરમાં, 100 જીડબ્લ્યુની પીક પાવરવાળી એટોસેકન્ડ કઠોળ ઉન્નત સ્વ-એમ્પ્લીફાઇડ સ્વયંભૂ ઉત્સર્જન (ESASE) પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને પેદા કરવામાં આવી છે.

સંશોધન ટીમે લિનાક સુસંગતમાંથી નરમ એક્સ-રે એટોસેકન્ડ પલ્સ આઉટપુટને વિસ્તૃત કરવા માટે એક્સફેલના આધારે બે-તબક્કાની એમ્પ્લીફિકેશન સિસ્ટમનો ઉપયોગ કર્યોપ્રકાશ સ્ત્રોતટીડબ્લ્યુ સ્તર પર, અહેવાલ કરેલા પરિણામો પર તીવ્રતા સુધારણાનો ક્રમ. પ્રાયોગિક સેટઅપ આકૃતિ 1 માં બતાવવામાં આવ્યું છે. ESASE પદ્ધતિના આધારે, ફોટોકાથોડ ઇમિટરને current ંચી વર્તમાન સ્પાઇક સાથે ઇલેક્ટ્રોન બીમ મેળવવા માટે મોડ્યુલેટેડ કરવામાં આવે છે, અને તેનો ઉપયોગ એટોસેકન્ડ એક્સ-રે કઠોળ બનાવવા માટે થાય છે. પ્રારંભિક પલ્સ ઇલેક્ટ્રોન બીમના સ્પાઇકની આગળની ધાર પર સ્થિત છે, જેમ કે આકૃતિ 1 ના ઉપરના ડાબા ખૂણામાં બતાવ્યા પ્રમાણે. જ્યારે એક્સફેલ સંતૃપ્તિ સુધી પહોંચે છે, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોન બીમ ચુંબકીય કોમ્પ્રેસર દ્વારા એક્સ-રેને સંબંધિત વિલંબિત છે, અને પછી પલ્સ ઇલેક્ટ્રોન બીમ (તાજી સ્લાઇસ) સાથે સંપર્ક કરે છે જે એસેસ મોડેલ અથવા ફેલ લેસર દ્વારા મોડિફાઇડ નથી. છેવટે, બીજા ચુંબકીય અન્યુલેટરનો ઉપયોગ તાજી ટુકડા સાથે એટોસેકન્ડ કઠોળની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા એક્સ-રેને વધુ વિસ્તૃત કરવા માટે થાય છે.

ફિગ. 1 પ્રાયોગિક ઉપકરણ આકૃતિ; ચિત્રમાં રેખાંશ તબક્કાની જગ્યા (ઇલેક્ટ્રોન, લીલોતરીનો સમય-ઉર્જા આકૃતિ), વર્તમાન પ્રોફાઇલ (વાદળી) અને ફર્સ્ટ-ઓર્ડર એમ્પ્લીફિકેશન (જાંબલી) દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ રેડિયેશન બતાવે છે. એક્સટીસીએવી, એક્સ-બેન્ડ ટ્રાંસવર્સ પોલાણ; સીવીએમઆઈ, કોક્સિયલ રેપિડ મેપિંગ ઇમેજિંગ સિસ્ટમ; એફઝેડપી, ફ્રેસ્નલ બેન્ડ પ્લેટ સ્પેક્ટ્રોમીટર

બધી એટોસેકન્ડ કઠોળ અવાજથી બનાવવામાં આવે છે, તેથી દરેક પલ્સમાં વિવિધ વર્ણપટ્ટી અને સમય-ડોમેન ગુણધર્મો હોય છે, જે સંશોધનકારોએ વધુ વિગતવાર શોધ કરી. સ્પેક્ટ્રાની દ્રષ્ટિએ, તેઓએ વિવિધ સમકક્ષ અનલ્યુલેટર લંબાઈ પર વ્યક્તિગત કઠોળના સ્પેક્ટ્રાને માપવા માટે ફ્રેસ્નલ બેન્ડ પ્લેટ સ્પેક્ટ્રોમીટરનો ઉપયોગ કર્યો, અને જાણવા મળ્યું કે આ સ્પેક્ટ્રા ગૌણ એમ્પ્લીફિકેશન પછી પણ સરળ વેવફોર્મ્સ જાળવી રાખે છે, જે દર્શાવે છે કે કઠોળ અસંગત રહી છે. સમયના ડોમેનમાં, કોણીય ફ્રિંજ માપવામાં આવે છે અને પલ્સનો સમય ડોમેન વેવફોર્મ લાક્ષણિકતા છે. આકૃતિ 1 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, એક્સ-રે પલ્સ ગોળાકાર ધ્રુવીકૃત ઇન્ફ્રારેડ લેસર પલ્સથી ઓવરલેપ થાય છે. એક્સ-રે પલ્સ દ્વારા આયનાઇઝ્ડ ફોટોઇલેક્ટ્રોન ઇન્ફ્રારેડ લેસરની વેક્ટરની સંભાવનાની વિરુદ્ધ દિશામાં છટાઓ ઉત્પન્ન કરશે. કારણ કે લેસરનું ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર સમય સાથે ફરે છે, ફોટોઇલેક્ટ્રોનનું વેગ વિતરણ ઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જનના સમય દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, અને ઉત્સર્જન સમયના કોણીય મોડ અને ફોટોઇલેક્ટ્રોનની ગતિ વિતરણ વચ્ચેનો સંબંધ સ્થાપિત થાય છે. ફોટોઇલેક્ટ્રોન વેગનું વિતરણ કોક્સિયલ ફાસ્ટ મેપિંગ ઇમેજિંગ સ્પેક્ટ્રોમીટરનો ઉપયોગ કરીને માપવામાં આવે છે. વિતરણ અને વર્ણપત્ર પરિણામોના આધારે, એટોસેકન્ડ કઠોળના સમય-ડોમેન વેવફોર્મનું પુનર્ગઠન થઈ શકે છે. આકૃતિ 2 (એ) પલ્સ અવધિનું વિતરણ બતાવે છે, 440 એએસના સરેરાશ સાથે. છેવટે, ગેસ મોનિટરિંગ ડિટેક્ટરનો ઉપયોગ પલ્સ energy ર્જાને માપવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો, અને આકૃતિ 2 (બી) માં બતાવ્યા પ્રમાણે પીક પલ્સ પાવર અને પલ્સ અવધિ વચ્ચેના સ્કેટર પ્લોટની ગણતરી કરવામાં આવી હતી. ત્રણ રૂપરેખાંકનો વિવિધ ઇલેક્ટ્રોન બીમ ફોકસિંગ શરતો, વેવર ક con નિંગ શરતો અને ચુંબકીય કોમ્પ્રેસર વિલંબની સ્થિતિને અનુરૂપ છે. ત્રણ રૂપરેખાંકનોમાં અનુક્રમે 150, 200 અને 260 µJ ની સરેરાશ પલ્સ gies ર્જા મળી, જેમાં મહત્તમ ટોચની શક્તિ 1.1 ટીડબ્લ્યુ છે.

આકૃતિ 2. (એ) અર્ધ-height ંચાઇની પૂર્ણ પહોળાઈ (એફડબ્લ્યુએચએમ) ના પલ્સ અવધિનું વિતરણ હિસ્ટોગ્રામ; (બી) પીક પાવર અને પલ્સ અવધિને અનુરૂપ સ્કેટર પ્લોટ

આ ઉપરાંત, આ અધ્યયનમાં પ્રથમ વખત એક્સ-રે બેન્ડમાં સોલિટન જેવા સુપરમિશનની ઘટના પણ જોવા મળી હતી, જે એમ્પ્લીફિકેશન દરમિયાન સતત પલ્સ ટૂંકાવી તરીકે દેખાય છે. તે ઇલેક્ટ્રોન અને કિરણોત્સર્ગ વચ્ચેની મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને કારણે થાય છે, energy ર્જા ઝડપથી ઇલેક્ટ્રોનથી એક્સ-રે પલ્સના માથામાં અને પલ્સની પૂંછડીમાંથી ઇલેક્ટ્રોનમાં પાછા સ્થાનાંતરિત થાય છે. આ ઘટનાના in ંડાણપૂર્વકના અભ્યાસ દ્વારા, એવી અપેક્ષા રાખવામાં આવે છે કે ટૂંકા ગાળા અને ઉચ્ચ પીક ​​પાવરવાળા એક્સ-રે કઠોળને સુપરરેડિયેશન એમ્પ્લીફિકેશન પ્રક્રિયાને વિસ્તૃત કરીને અને સોલિટન જેવા મોડમાં પલ્સ ટૂંકાવીને લાભ લઈને વધુ અનુભૂતિ કરી શકાય છે.