美国最具野心的激光器：世界最强X射线激光器

2013-07-30 00:04

　　LCLS通过将电子束加速到接近光速产生激光束，而后借助一系列磁铁让它们的移动轨迹呈Z字形。这能够促使电子放射出X射线，X射线汇聚成的激光脉冲亮度可达到此前任何激光脉冲的10亿倍，能够以千万亿分之一秒的惊人速度扫描样本。如果不采用自注入技术，X射线激光脉冲含有一系列波长(或者说颜色)并且无法预测，并非所有波长都是实验所需要的。直到最近，实现LCLS的更狭窄波长带仍需要剔除不需要的波长，导致脉冲强度大幅降低。

　　为了产生高精确度的X射线波长带，让LCLS进一步接近激光，研究人员将一个细长条钻石安装在130米的磁铁组中部，也就是在X射线产生的位置。产生更狭窄波长带的研究才刚刚开始。SLAC加速器物理学家和研究论文合著者黄智容(Zhirong Huang，音译)表示：“在对这一系统进行优化和增加波动器之后，我们产生的激光脉冲强度可增加10倍。”黄智容为研发高精确度的X射线波长带做出了巨大贡献。

　　LCLS项目组已开始征集采用自注入技术进行未来实验的提议。LCLS自注入系统的首批测试所取得的成果让世界各地的科学家陷入极大兴奋之中。来自其他X射线激光设施的代表——包括瑞士自由电子激光器项目，日本的X射线自由电子激光研究设施SACLA以及欧洲X射线自由电子激光装置项目——也帮助进行这项研究并且从中学到他们希望的东西，用于自己的项目。

　　LCLS项目采用自注入技术进行研究的关键人物、研究论文合著者保罗-艾玛表示：“所有观察者都乐得合不拢嘴。”艾玛现就职于劳伦斯-伯克利国家实验室，很善于将复杂的工作简单化。他说：“自注入技术能够发挥作用，我感到非常高兴。”

　　3、“直线加速器相干光源”世界上任何光源明亮十亿倍

　　目前，美国加利福尼亚州实验室超级强大X射线激光器可产生小国家产生的全部电能输出，该激光器可以将X射线聚焦于人体头发丝三十分之一的一点，在不足万亿分之一秒内加热金属箔至200万摄氏度。

　　金星箔加热非常快，所产生的温度和压力通常仅存在于恒星内部。英国牛津大学的科学家参与了加利福尼亚州直线加速器相干光源(LCLS)实验，在这项实验中开启了世界上功率最强大的X射线激光器。

　　英国牛津大学物理系山姆-维科(Sam Vinko)说：“制造炽热密集物质是非常重要的，有助于我们理解恒星内部、太阳系内或之外巨大行星中心的状况。”

　　直线加速器相干光源X射线激光器是一个非常重要的仪器，可以建立并观测用于直线加速器相干光源等诸多领域的一些炽热等离子(带电气体)，例如：材料科学和生物研究领域。这项研究报告发表在1月26日出版的《科学》杂志上。

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