IT之家 11 月 27 日消息，歐洲 X 射線自由電子激光裝置（XFEL）和德國電子同步加速器（DESY）研究中心的科學(xué)家在 X 射線科學(xué)領(lǐng)域取得了重大突破。
他們成功生成了前所未有的高功率、阿秒級硬 X 射線脈沖，且重復(fù)頻率達(dá)到了兆赫茲級別，這一成果開辟了超快電子動力學(xué)研究新領(lǐng)域，并使非破壞性原子級測量成為可能，相關(guān)研究成果已于 11 月 25 日發(fā)表在《自然?光子學(xué)》上（IT之家附 DOI:10.1038 / s41566-024-01566-0）。
研究人員已經(jīng)展示了單峰硬 X 射線脈沖，其脈沖能量超過 100 微焦耳，脈沖持續(xù)時間僅為幾百阿秒（10-18 秒）。這一時間尺度使科學(xué)家能夠捕捉到物質(zhì)中最快的電子運動。
“借助這些獨特的 X 射線，我們可以對結(jié)構(gòu)和電子特性進(jìn)行真正的無損測量。同時也為阿秒晶體學(xué)等高級研究鋪平了道路，使我們能夠觀察真實空間中的電子動力學(xué)?！?/p>
傳統(tǒng)方法生成這種超短硬 X 射線脈沖需要將電子束電荷大幅降低至幾十皮庫侖，這限制了脈沖能量和實際應(yīng)用。
因此，團(tuán)隊利用 XFEL 的電子束集體效應(yīng)和專用束流傳輸系統(tǒng)開發(fā)了一種自啁啾方法，能夠在不減少電子束電荷的情況下以太瓦級峰值功率和兆赫茲重復(fù)率生成阿秒 X 射線脈沖。
“通過將超短脈沖與兆赫茲重復(fù)頻率相結(jié)合，我們現(xiàn)在可以更快地收集數(shù)據(jù)，并觀察到以前無法觀察到的過程”，歐洲 XFEL 激光物理小組組長 Gianluca Geloni 表示，“這一進(jìn)展有望改變多個科學(xué)領(lǐng)域的研究，尤其是蛋白質(zhì)分子和材料的原子尺度成像，以及非線性 X 射線現(xiàn)象的研究。”
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