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【天富平台主管】东京大学建立了具有超短脉冲和高频率的极端紫外线源设施

2020年10月1日,日本东京大学的研究人员在该大学建立了一个高频激光源设施,用于研究与时间有关的现象,例如超快化学反应和快速作用的生物过程。该设施特别允许科学家产生相干的极紫外(XUV)脉冲和X射线脉冲,这两种都是高度精确的光形式,其精细控制的参数对许多实验至关重要。

相干的XUV光源特别擅长揭示生物和物理样本的清晰细节。现有的使用这些脉冲进行研究和研究的设施需要大型粒子加速器,并且通常对研究人员是禁止的,而新设施则有望为广泛的科学家使用。

XUV光源设施位于地下实验室中,并包含一个5×2 m的真空容器,该容器中装有一个100 m长的谐振器,用于存储激光。能够改变通过激光特性的两个不同的气体袋位于线圈上。当激光和气体相互作用时,会发生称为高次谐波生成的过程。该过程可确保XUV源发出超短脉冲,可用于探测快速现象以及高频率,以检查物质的结构和化学组成。

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示意图显示了东京大学设施中如何产生两个不同的光束源,图片由Springer Nature提供

气体的存在还导致XUV和软X射线的两个独立光束,研究人员在研究期间将其投射到样品上。高速成像传感器最终读取从样品反射的光。

同样在兆赫兹区域内使用同步加速器辐射脉冲的已建立的XUV设施,其长脉冲串很不适合解决动态的,快速作用的现象。东京大学光子科学技术研究院教授和理研高级研究中心教授Katsumi Midorikawa表示,新设施及其方法涉及极短的XUV脉冲,发生在兆赫兹区域或每秒数百万个周期的极高频率下。

Midorikawa说:“产生相干XUV和软X射线的设施是基于粒子加速器的大型机器,就像欧洲的大型强子对撞机的较小版本一样。鉴于这些设施的稀有性以及在那里进行实验的费用,这给许多可能希望使用它们的人构成了障碍。这就是促使我自己以及东京大学东京分校和日本理化学研究所的同事创建了一种新型的设施,我们希望它将为更多的研究人员所使用。

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