倍频纳秒激光驱动类氖锗X射线激光的研究

利用JB19等程序分别对基频和倍频激光驱动条件下类氖锗X射线激光进行了模拟计算,结果表明利用倍频激光驱动同样也能够获得高强度的类氖锗X射线激光输出,只是对驱动激光的输出要求要高3.3倍.尽管如此,这也为将来在大型激光装置上开展类氖系列X射线激光研究指明了方向.初步的实验研究也证实了利用倍频纳秒激光驱动能够获得类氖锗X射线激光输出的结果. 关键词： X射线激光 类氖锗 数值模拟     

类氖钛软X射线激光空间发射区域研究

使用高分辨平焦场谱仪，在“星光”激光器上，对类氖钛J=0—1，3p—3s跃迁32.6nm软X射线激光空间发射区域进行了实验测量，并与LASNEX和XRASER程序模拟结果作了比较．实验采用预脉冲打靶技术，预、主脉冲时间间隔5ns，峰值能量比为1%．结果表明：当驱动能量在50—150J范围内变化时，等离子体介质中X射线激光发射区与驱动能量大小密切相关，并随之增大而增大 关键词：     

类氖锗的X射线激光增益及其传输特性研究

在神光(10¹²W)装置上,用1.06μm激光加热片状锗靶,用袖珍式掠入射光栅谱仪测量了类氖锗离子的3S—3P激光跃迁线的增益系数和X射线激光的传输特性,得到的结果为:波长为19.638,23.224,23.627,24.743和28.643nm的5条激光跃迁线的增益系数分别为3.06,3.99,3.72,2.36和4.59cm^-1;当等离子体长度为18mm时,相应的X射线激光的发散角约为12mrad,发射X射线激光的等离子体厚度约为200μm,X射线激光峰值强 关键词：     

X射线激光介质中的原子动力过程

Ｘ射线激光的研究是目前的一个重要的课题．它的实现将对基础研究和实际应用有着重大的影响．实现Ｘ射线激光的一个关键是如何提高增益系数．本文着重讨论Ｘ射线激光介质中的微观原子过程以及我们最近的软Ｘ射线条纹相机诊断实验．     

X射线自由电子激光试验装置

X射线自由电子激光试验装置(以下简称"SXFEL试验装置")是中国第一台X射线相干光源,其输出波长小于9 nm.这台基于0.84 GeV直线加速器、以掌握装置相关技术和实验演示种子型自由电子激光(FEL)级联与短波长回声型FEL为主要目标的自由电子激光装置,于2020年11月通过国家验收.本文将介绍SXFEL试验装置的...     

预-主短脉冲激光驱动的高增益类氖氩软X射线激光

 用数值模拟程序计算了脉宽1.5ps预脉冲和主脉冲激光，经1.2ns的时间延迟先后泵浦喷射的密度为6.632×10^-3g/cm³的氩气柱，以获得高增益的类氖离子电子碰撞激发3p-3s跃迁激光的可能性。结果表明：在等离子体中能够形成宽的类氖离子丰度大于50%的区域，并且具有大于10²⁰ cm^-3的自由电子密度。主脉冲到达之后迅速加热自由电子，高密度的自由电子与类氖离子碰撞激发形成具有很高增益系数的增益区，增益区的半高宽度大约100μm，一维理论计算的增益系数为200~300cm^－1，持续时间大约相当于泵浦激光的时间宽度，在1~2ps之间。     

预-主短脉冲激光驱动的高增益类氖氩软X射线激光

用数值模拟程序计算了脉宽1.5ps预脉冲和主脉冲激光,经1.2ns的时间延迟先后泵浦喷射的密度为6.632×10-3g/cm3的氩气柱,以获得高增益的类氖离子电子碰撞激发3p-3s跃迁激光的可能性。结果表明：在等离子体中能够形成宽的类氖离子丰度大于50%的区域,并且具有大于1020 cm-3的自由电子密度。主脉冲到达之后迅速加热自由电子,高密度的自由电子与类氖离子碰撞激发形成具有很高增益系数的增益区,增益区的半高宽度大约100μm,一维理论计算的增益系数为200~300cm－1,持续时间大约相当于泵浦激光的时间宽度,在1~2ps之间。     

激励类氖氩软X射线激光的最佳放电电流波形

为了提高毛细管放电类氖氩46.9 nm软X射线激光的强度,研究了主脉冲电流波形对等离子体Z箍缩过程、激光的产生时间及激光强度的影响。通过改变主开关导通电感,实现了对主脉冲电流上升沿的改变。随着电流上升沿的增加,激光尖峰幅值减小,激光产生时间增加。实验进一步研究了平均电流变化率对激光强度的影响:在毛细管内径3 mm、管内初始气压30 Pa的情况下,产生46.9 nm激光的最佳平均电流变化率约为7.0×1011 A/s。     

激励类氖氩软X射线激光的最佳放电电流波形

 为了提高毛细管放电类氖氩46.9 nm软X射线激光的强度,研究了主脉冲电流波形对等离子体Z箍缩过程、激光的产生时间及激光强度的影响。通过改变主开关导通电感,实现了对主脉冲电流上升沿的改变。随着电流上升沿的增加,激光尖峰幅值减小,激光产生时间增加。实验进一步研究了平均电流变化率对激光强度的影响:在毛细管内径3 mm、管内初始气压30 Pa的情况下,产生46.9 nm激光的最佳平均电流变化率约为7.0×10¹¹ A/s。     

X射线自由电子激光

X射线自由电子激光是一种基于电子直线加速器的大型科学研究装置,可以产生超高亮度、超短脉冲、波长可调的相干X射线辐射,在物理、化学、材料、生命科学等诸多领域都有非常广泛和极为重要的应用。文章介绍了X射线自由电子激光的基本原理、运行模式、发展历程、国内外X射线自由电子激光大科学装置的发展态势以及近年来我国X射线自由电子激光装置的现状。     

X射线自由电子激光晶体学在结构生物学中的应用

X射线晶体学是获得生物大分子三维空间结构最主要的方法。基于X射线自由电子激光的晶体学——串行飞秒晶体学方法的出现,以其独特的优势为结构生物学研究提供了一种全新的研究手段。文章主要介绍了串行飞秒晶体学方法在结构生物学领域的应用及所取得的成果。这些成果表明该方法是在亚纳米空间尺度和飞秒时间尺度、在接近于自然状态下进行生物大分子静态和动态结构研究的强有力手段。     

复合X射线激光空间特性的研究

本文研究了类锂硅离子和类钠铜离子两种复合X射线激光的增益空间分布,结果表明复合X射线激光的增益出现在离靶面一定距离的中等等离子体电子密度区,而近靶面高密度区存在自吸收现象.     

One-dimensional atom laser in microgravity

Using coupled Gross-Pitaevksii (GP) equations, we simulate the output of one-dimensional pulsed atom laser in space station. We get two atom laser pulses propagating in opposite directions with one pulsed RF coupling. Compared with atom laser under gravity, the laser pulse in microgravity shows much slower moving speed, which is suitable to be used for long-term investigations. We also simulate the output flux at different coupling strengths.     

硼原子掺杂对碳纳米管吸附Ne原子影响的第一性原理计算

采用基于第一性原理的密度泛函理论（DFT）和局域密度近似（LDA）方法,优化计算得到碳纳米管（CNT）,硼原子取代碳原子及其吸附氖原子前后系统的几何结构,能量,电子能带和态密度。结果显示,碳纳米管的能带结构与石墨的层状几何结构相似,能量的变化只在kz=0和kz=0.5平面之间沿着c轴方向出现。B原子取代C原子使价带和导带分别分裂为两个和三个能带。对Ne原子的吸附使价带能量沿着c轴方向升高并导致Fermi面附近的态密度下降。Ne原子的吸附在谷位H最稳定,顶位A其次。C-C间σ键的弯曲使Ne原子吸附在桥位b1比桥位b2处更为稳定。Ne原子在管外的吸附均为放热过程,而管内则为吸热过程。结构分析表明Ne原子对C原子有排斥作用,对B原子却具有吸引作用。B原子取代C原子的位置略凸出于CNT的管壁之外,使Ne原子的吸附能增加。     

硼原子掺杂对碳纳米管吸附Ne原子影响的第一性原理计算

采用基于第一性原理的密度泛函理论（DFT）和局域密度近似（LDA）方法,优化计算得到碳纳米管（CNT）,硼原子取代碳原子及其吸附氖原子前后系统的几何结构,能量,电子能带和态密度。结果显示,碳纳米管的能带结构与石墨的层状几何结构相似,能量的变化只在kz=0和kz=0.5平面之间沿着c轴方向出现。B原子取代C原子使价带和导带分别分裂为两个和三个能带。对Ne原子的吸附使价带能量沿着c轴方向升高并导致Fermi面附近的态密度下降。Ne原子的吸附在谷位H最稳定,顶位A其次。C-C间σ键的弯曲使Ne原子吸附在桥位b1比桥位b2处更为稳定。Ne原子在管外的吸附均为放热过程,而管内则为吸热过程。结构分析表明Ne原子对C原子有排斥作用,对B原子却具有吸引作用。B原子取代C原子的位置略凸出于CNT的管壁之外,使Ne原子的吸附能增加。     

硼原子掺杂对碳纳米管吸附Ne原子影响的第一性原理计算

采用基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)和局域密度近似(LDA)方法,优化计算得到碳纳米管(CNT),硼原子取代碳原子及其吸附氖原子前后系统的几何结构,能量,电子能带和态密度.结果显示,碳纳米管的能带结构与石墨的层状几何结构相似,能量的变化只在kz=0和kz=0.5平面之间沿着c轴方向出现.B原子取代C原子使价带和导带分别分裂为两个和三个能带.对Ne原子的吸附使价带能量沿着c轴方向升高并导致Fermi面附近的态密度下降.Ne原子的吸附在谷位H最稳定,顶位A其次.C-C间σ键的弯曲使Ne原子吸附在桥位b1比桥位b2处更为稳定.Ne原子在管外的吸附均为放热过程,而管内则为吸热过程.结构分析表明Ne原子对C原子有排斥作用,对B原子却具有吸引作用.B原子取代C原子的位置略凸出于CNT的管壁之外,使Ne原子的吸附能增加.     

纪念劳厄发现X射线衍射100周年

100年前,德国人劳厄发现X射线通过晶体时可以发生衍射效应.随后,英国的布拉格父子等人发展出一系列实验和分析方法,利用X射线晶体衍射解析出具有原子分辨率的分子结构.在过去的100年中,X射线衍射分析对世界的科学发展乃至人们的生活都产生了至关重要的影响,并且在这100年间,X射线衍射实验方法和分析方法也有了长足进步.硬X射线自由电子激光的出现为X射线衍射分析进一步发展提供了更广阔的空间,可以预期,基于自由电子激光的X射线衍射分析会进一步在物理、化学、生物等学科中发挥更为重要的影响.     

高频激光脉宽对原子光电子发射谱的影响

采用广义含时伪谱方法数值求解原子在激光脉冲作用下的动量空间含时薛定谔方程,研究了高频激光脉宽对原子光电子发射谱的影响.数值模拟表明,随着激光脉冲宽度的增加,光电子谱干涉结构的振荡幅值逐渐减小,其最大峰值的强度和位置取决于产生有效电离的最大即时强度.通过分析光电子谱的变化规律能进一步加深对高频强场电离产生的动力学干涉效应的理解.     

Space continuous atom laser in one dimension

Cold atom physics in space station arouses a lot of interest of scientists. We investigate the dynamical output process of the space continuous atom laser by solving nonlinear Gross-Pitaevksii equations numerically. Slow-moving continuous atom beams in two directions are observed simultaneously. The slow-moving coherent atom beams can be used as a source of atom interferometer to realize long-time measurements. We also control the output of space atom laser by adjusting the output coupling strength.     

Investigation of mechanism of free electron laser through spontaneous radiation spectrum

In this paper, the mechanism of free electron laser with a guide magnetic field is investigated by analyzing spontaneous radiation spectrum of electrons. The physical relation between spontaneous radiation and stimulated radiation in FEL with a guide magnetic field is studied. It is found that this relation in FEL is similar to that in quantum lasers. The spontaneous radiation spectrum is discrete. The frequency of stimulated radiation in FEL is oneselected and amplified in the radiation spectrum.