新一代X射线激光器可用于观察分子构造

英国《新科学家》杂志日前刊载文章称，新一代X射线激光器能用于研究蛋白质和其他生物分子的构造和行为。新一代X射线激光器的能量将是现有设备的100亿倍，能使科学家观察到最微小最精妙的分子构造。利用这种技术可以破解复杂的蛋白质和完整的病毒结构，甚至可能获得DNA的三维图像。X射线激光器被称作自由电子激光器。与传统激光器不同，自由电子激光器并不是通过光照或电流刺激某种物质发射光子，而是使用粒子加速器让极小的电子云穿过磁铁组，这些磁铁把电子推来推去，直到电子释放出光脉冲。传统激光器的激光波长是由发射光子的物质本…     

今日国外物理

 1 奥学者获得波长最短激光脉冲据《奥地利经济服务》报道,奥地利维也纳技术大学学者采用激光激励一块含有钛分子的蓝宝石棒,由此产生的脉冲借助一种类似孤立子脉冲形式的非线性方法处理后,产生出频率高达100万亿赫兹这一世界迄今为止波长最短的激光脉冲.据介绍,这种超短波激光脉冲在科研领域用途广泛,最终使研制X光激光器成为现实.     

X射线激光的新进展

1985年,美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室曾首次报道了他们观测到类氖Se离子的远紫外谱线的增益.此后,科学家们对类氖离子和类镍离子的能级和受激发射进行了广泛的研究.这两类离子最适用于远紫外与X射线激光器,因为它们有满电子壳层,性能比较稳定.　根据理论推算,类氖离子也能产生短于碳的K吸收边(43.76A)的软X射线波长的辐射,但是要求泵浦功率密度高达 1016 W/cm2,这在目前还难以实现. 1987年11月,利弗莫尔实验室的一个小组报道了他们首次观测到类镍离子产生软X射线的增益,实验结果表明,类镍离子比类氖离子更有希望用于X射线激光器.他们…     

X射线自由电子激光:原理、现状及应用

<正>20世纪70年代,研究人员提出了自由电子激光的概念并建造了远红外自由电子激光器。随后,许多国家都开展了相关的理论研究与实验探索,并于21世纪初建造了X射线波段的自由电子激光器。X射线自由电子激光器是一种基于直线电子加速器的大型科学研究装置,可以产生波长可调的     

X射线自由电子激光:原理、现状及应用

 20世纪70年代，研究人员提出了自由电子激光的概念并建造了远红外自由电子激光器。随后，许多国家都开展了相关的理论研究与实验探索，并于21世纪初建造了X射线波段的自由电子激光器。X射线自由电子激光器是一种基于直线电子加速器的大型科学研究装置，可以产生波长可调的超短超强相干X射线激光脉冲。在过去的十多年中，X射线自由电子激光引起了科学界的广泛关注，各个国家的大力投入和支持使其在很短的时间内取得了迅速的发展，在物理、化学、生命科学、材料科学等领域都发挥了重要的作用。本文将简要介绍X射线自由电子激光的基本原理、发展现状、及其在各学科领域中的应用。     

一次性激光器问世

正自其发明至今的50多年里,激光器已经衍生出诸多领域的技术:从CD播放器到外科手术器械。目前,法国和匈牙利的研究人员发明了一种既廉价、便捷,又高效的打印激光器的新方法,他们认为该激光器的核心部件是一次性的。该团队将他们的研究结果发表在AIP出版的《应用物理杂志》(Journal of Applied Physics)上。"我们研究工作最具价值之处就是激光器的低成本和易于制造,"法国普罗旺斯的圣艾蒂安国立高等矿业     

能发光世界上最强激光的新型中红外超快激光器

奥地利维也纳科技大学光子学研究所和德国马克斯玻恩研究所的电气工程师们合作开发了一款中红外超快激光器,大幅度增加了台式激光驱动X射线源的硬X射线光子通量。无论何时想要调查研究材料的原子结构都需要使用X射线。由于新的X射线源不产生连续光而是短脉冲,所以可以用于时间     

基于Bohr-Sommerfeld量子理论的X射线光谱分析

基于Bohr-Sommerfeld量子理论,研究了特征X射线的产生机理,导出了一个按原子序数来计算特征X射线波长的公式.同时对计算推导的波长值做了系统的误差分析,得到了相对误差的规律.结果表明,计算推导的波长值与实验得到的波长值非常接近,并且在实际应用中该公式也更为简便. 关键词： Bohr-Sommerfeld量子理论 特征X射线 波长 误差分析     

我国X射线激光研究突破性进展波长短于100激光增益实验成功

1989年8月至11月,中国科学院上海光机所激光等离子体物理研究室在高功率激光物理开放实验室的大力协同下,利用LF12激光装置在低功率运行条件下成功地进行了类锂离子复合泵浦软X射线激光增益实验,实现了波长短于100(?)的类锂Si~(11+)离子的软X射线激光放大.这是迄今国内实验室获得的最短X射线激光波长,显示我国的X射线激光研究朝着具有重要应用意义的“水窗”波长(23～44(?))推进了     

超短强激光与固体薄膜靶作用产生keV相干X射线数值模拟研究

用一维粒子模拟研究了超短强激光脉冲与两个固体薄膜靶作用产生X射线的一个方案, 特别研究了该方案中产生相对论电子层的源靶的厚度和密度分布对产生X射线的能谱、能量转换效率的影响. 数值模拟发现当产生高能电子层的源靶的厚度d与产生的X射线的波长λ/4γ_x²相当或者更小(λ 是入射激光波长)时, 才能产生准单色的X射线光谱, 否则产生的光谱有极大展宽, 且最高频率下降很快. 另外, 当薄膜靶前面存在不均匀预等离子体时, X射线光谱会明显变差. 关键词： 相对论电子层 Doppler 频移 相干X射线     

晶体X射线衍射的发现及重大意义

1895年，德国著名物理学家，首次诺贝尔物理奖获得者伦琴发现了X射线．X射线与光波一样也是电磁波，不过波长更短，一般仅为1A左右。既然X射线也是一种波动，因此，也应该能够观察到X射线的干涉、衍射现象．但是由于用来显示干涉和衍射现象的光栅，在一般情况下，其常数不可能做得象X射线的波长那样小．因此，在伦琴发现X射线后的很多年，一直未能观察到X射线的干涉和衍射现象．1908年，德国著名物理学家，诺贝尔物理学奖获得者劳厄应聘到伦敦的慕尼黑大学担任讲师．当时，慕尼黑大学集聚了许多学识渊博、深争重望的学者．除伦琴、劳厄…     

利用X射线激光器更精确地控制超快过程和化学反应

一种新型激光器以1．4613113的X射线短波长发射出相干脉冲——在能源方面,这就是干电子伏系统。德国电子加速器公司自由电子激光科学中心的Nina Rohringer与其它研究人员在报道中称已发明了利用粒子数反转增益的高能激光器,     

激光柱形腔靶的X射线温度和X射线转换效率

本文根据实验和数值模拟给出的信息,解析研究激光加热柱形腔靶(简称“腔靶”)X射线温度与激光转换的X射线能之间的定标规律,推断了1989年在神光激光器上做的系列腔靶实验,对于每束激光能量为300—500J,脉冲宽度为0.7—1.0ns,波长λ为1.06μm的高斯型激光源,双束靶的X射线转换效率约为(50—55)%,X射线温度为(1.5—1.7)×10⁶K。 关键词：     

从氙原子中诱发短波X射线

 迄今的激光都是由可见光形成的。近年来的实验研究,提出了制造X射线激光的可能性。X射线激光可以提供能分辨生命组织和原子的图象系统。为此,研究者们力图寻求一个激发短波X射线的方法。伊利诺依斯大学的A.McPherson及其同事们最近发现了在氙原子团中产生X射线的新方法。他们用大功率紫外光脉冲辐射氙原子团,产生了波长为2（?）³（?）的X射线。     

小布拉格（Bragg，Sir William Lawrence，1890-1971）英国物理学家（Physicist，England）

他在测定晶体结构的基础上，提出X射线衍射的布拉格公式，因此他和父亲共获1915年诺贝尔物理学奖。他生于澳大利亚，在阿德莱德大学求学，1909年到英国剑桥大学三一学院学物理学、1912年他在劳厄发现X射线通过晶体产生衍射的基础上，进行了一系列实验。1913年发表布拉格公式，这是用X射线衍射分析晶体结构的基本公式，他还用他父亲设计的X射线分光计精确测出X射线的波长。     

X射线真空光二极管

激光等离子体辐射的X射线时间空间积分测量已有报道。为了更好地了解光和等离子体的相互作用,进行时间空间的分辨测量是必要的。靶球的空间分辨测量已用X射线针孔相机进行了大量的实验工作。由于一般的闪烁体/光电倍增管或半导体二极管X射线探测器的时间分辨只有几个毫微秒,对于辐射时间在0.1—1ns的X射线,其响应时间显得太慢。X射线真空光二极管的时间分辨为几百微微秒,它可用于X射线激光器、激光产生X射线实验和激光聚变实验诊断。     

狭义相对论下电子自旋轨道耦合对X射线光谱的影响

基于狭义相对论的基本观点,研究了特征X射线的产生机理,分析了电子自旋轨道耦合对特征X射线波长的影响,导出了一个计算特征X射线波长的公式,同时对计算推导的波长值做了系统的误差分析,得到了相对误差的规律.结果表明,计算推导的波长值与实验的波长值非常接近,在实际应用中对分析特征X射线光谱具有一定的参考意义.     

软X射线显微术

一、引 言 X射线作为一种显微工具已研究多年,且早有介绍[1].但以前的研究大多使用波长在0.1-1nm的较硬的X射线,这主要是受到X射线光源的限制.硬X射线与物质作用比较复杂,不利于得到好的衬度.七十年代以来,同步辐射光源的发展,提供了具有高强度的连续可调波长的软X射线光源.软X射线显微术(波长范围大约在 1—10 nm)具有电子显微术所不具备的优点,尤其是在研究生物物质(特别是活的物质)及轻元素方面.因此,近年来X射线显微术的研究重新活跃起来,而且软X射线光学也有了新的发展.现在使用软X射线光学直接成像的分辨率已经超过光学显微镜的分…     

X射线自由电子激光在化学与能源材料科学中的应用

在过去的十多年中,X射线自由电子激光器(X-ray Free Electron Laser,XFEL)的成功研制和快速发展,极大地推动了超快X射线光谱学实验技术的发展,并且在物理、化学和生物科学等不同研究领域获得了广泛的应用。通过飞秒激光脉冲对样品的激发,X射线可以在不同时间尺度下,跟踪固态、液态和气态等各种情况下样品的微观结构动力学过程。X射线吸收和发射光谱,衍射和散射是探测激光诱导结构变化的典型工具。文章将介绍近年来飞秒X射线技术的发展,及其在化学与能源材料领域的应用。相信随着上海X射线自由电子激光器的建成,将使得飞秒X射线技术在更多的科学领域发挥作用。     

激光同步辐射源原理性实验的理论计算

 利用强激光和相对论性电子束在任意相互作用方向发生的非线性Thomson散射理论,计算了平面偏振激光在相互作用角为180°、178.5°和90°三种条件下发生Thomson散射所产生的X射线波长、相互作用时间等结果,并作出了178.5°散射时X射线强度的空间和频域分布图。利用YAG倍频激光器和25MeV电子束对正向散射部分进行了实验验证。