ٹی ڈبلیو کلاس اٹوسیکنڈ ایکس رے پلس لیزر

ٹی ڈبلیو کلاس اٹوسیکنڈ ایکس رے پلس لیزر
اٹوسیکنڈ ایکس رےنبض لیزراعلی طاقت اور نبض کی مدت کے ساتھ الٹرااسٹ نون لائنر اسپیکٹروسکوپی اور ایکس رے پھیلاؤ امیجنگ کو حاصل کرنے کے لئے کلید ہیں۔ ریاستہائے متحدہ میں تحقیقی ٹیم نے دو مراحل کا جھرن کا استعمال کیاایکس رے فری الیکٹران لیزرزآؤٹ پٹ مجرد ایٹوسیکنڈ دالوں کو۔ موجودہ رپورٹس کے مقابلے میں ، دالوں کی اوسط چوٹی کی طاقت کو وسعت کے حکم سے بڑھایا جاتا ہے ، زیادہ سے زیادہ چوٹی کی طاقت 1.1 TW ہے ، اور درمیانی توانائی 100 μJ سے زیادہ ہے۔ یہ مطالعہ ایکس رے فیلڈ میں سولیٹن نما سپرریڈیشن سلوک کے لئے بھی مضبوط ثبوت فراہم کرتا ہے۔اعلی توانائی کے لیزرزتحقیق کے بہت سارے نئے شعبوں کو چلایا ہے ، جن میں اعلی فیلڈ فزکس ، اٹوسیکنڈ اسپیکٹروسکوپی ، اور لیزر پارٹیکل ایکسلریٹر شامل ہیں۔ ہر طرح کے لیزرز میں ، ایکس رے میڈیکل تشخیص ، صنعتی خامیوں کا پتہ لگانے ، حفاظت کے معائنے اور سائنسی تحقیق میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں۔ ایکس رے فری الیکٹران لیزر (XFEL) دیگر ایکس رے جنریشن ٹیکنالوجیز کے مقابلے میں شدت کے کئی احکامات کے ذریعہ چوٹی ایکس رے پاور میں اضافہ کرسکتا ہے ، اس طرح ایکس رے کے اطلاق کو نون لائنر اسپیکٹروسکوپی اور واحد پارٹیکل ڈفریکشن امیجنگ کے میدان میں بڑھا سکتا ہے جہاں اعلی طاقت کی ضرورت ہوتی ہے۔ حالیہ کامیاب اٹوسیکنڈ ایکسفیل اٹوسیکنڈ سائنس اور ٹکنالوجی میں ایک بڑی کامیابی ہے ، جس نے بینچ ٹاپ ایکس رے ذرائع کے مقابلے میں دستیاب چوٹی کی طاقت کو چھ سے زیادہ شدت کے ذریعہ بڑھایا ہے۔

مفت الیکٹران لیزرزاجتماعی عدم استحکام کا استعمال کرتے ہوئے خود بخود اخراج کی سطح سے کہیں زیادہ شدت کے نبض کی توانائیاں حاصل کرسکتے ہیں ، جو رشتہ دار الیکٹران بیم اور مقناطیسی آسکیلیٹر میں تابکاری کے میدان کی مستقل تعامل کی وجہ سے ہوتا ہے۔ سخت ایکس رے رینج (تقریبا 0.01 این ایم سے 0.1 این ایم طول موج) میں ، ایف ای ایل بنڈل کمپریشن اور پوسٹ سنترپتی کوننگ تکنیک کے ذریعہ حاصل کیا جاتا ہے۔ نرم ایکس رے رینج میں (تقریبا 0.1 این ایم سے 10 این ایم طول موج) ، ایف ای ایل کو کاسکیڈ تازہ سلائس ٹکنالوجی کے ذریعہ نافذ کیا جاتا ہے۔ حال ہی میں ، 100 گیگاواٹ کی چوٹی کی طاقت والی اٹوسیکنڈ دالوں کی اطلاع دی گئی ہے کہ بہتر خود ساختہ اچانک اخراج (ESASE) کے طریقہ کار کا استعمال کرتے ہوئے تیار کیا گیا ہے۔

ریسرچ ٹیم نے لنک کوہرنٹ سے نرم ایکس رے اٹوسیکنڈ پلس آؤٹ پٹ کو بڑھانے کے لئے ایکسفیل پر مبنی دو مرحلے میں پروردن کا نظام استعمال کیا۔روشنی کا ماخذTW کی سطح پر ، اطلاع شدہ نتائج پر وسعت میں بہتری کا حکم۔ تجرباتی سیٹ اپ کو شکل 1 میں دکھایا گیا ہے۔ ESASE کے طریقہ کار کی بنیاد پر ، فوٹوکاٹوڈ ایمیٹر کو ایک اعلی موجودہ اسپائک کے ساتھ الیکٹران بیم حاصل کرنے کے لئے ماڈیول کیا جاتا ہے ، اور اٹوسیکنڈ ایکس رے دالیں پیدا کرنے کے لئے استعمال ہوتا ہے۔ ابتدائی نبض الیکٹران بیم کے سپائیک کے سامنے والے کنارے پر واقع ہے ، جیسا کہ شکل 1 کے اوپری بائیں کونے میں دکھایا گیا ہے۔ جب ایکسفیل سنترپتی تک پہنچ جاتا ہے تو ، الیکٹران بیم ایک مقناطیسی کمپریسر کے ذریعہ ایکس رے کے نسبت تاخیر کرتا ہے ، اور پھر نبض الیکٹران بیم (تازہ سلائس) کے ساتھ بات چیت کرتی ہے جو ESASE ترمیم یا FEL لیزر کے ذریعہ ترمیم نہیں کی جاتی ہے۔ آخر میں ، دوسرا مقناطیسی انڈولیٹر تازہ سلائس کے ساتھ اٹوسیکنڈ دالوں کے تعامل کے ذریعے ایکس رے کو مزید بڑھانے کے لئے استعمال کیا جاتا ہے۔

انجیر۔ 1 تجرباتی آلہ آریھ ؛ مثال کے طور پر طولانی مرحلے کی جگہ (الیکٹران کا وقت کی توانائی کا آریھ ، سبز) ، موجودہ پروفائل (نیلے) ، اور فرسٹ آرڈر ایمپلیفیکیشن (جامنی رنگ) کے ذریعہ تیار کردہ تابکاری کو ظاہر کرتا ہے۔ ایکس ٹی سی اے وی ، ایکس بینڈ ٹرانسورس گہا ؛ سی وی ایم آئی ، سماکشیی ریپڈ میپنگ امیجنگ سسٹم ؛ ایف زیڈ پی ، فریسنل بینڈ پلیٹ اسپیکٹومیٹر

تمام ایٹوسیکنڈ دالیں شور سے بنی ہیں ، لہذا ہر نبض میں مختلف ورنکرم اور ٹائم ڈومین کی خصوصیات ہوتی ہیں ، جن کی محققین نے مزید تفصیل سے تلاش کیا۔ سپیکٹرا کے لحاظ سے ، انہوں نے مختلف مساوی انڈرولیٹر لمبائیوں پر انفرادی دالوں کے سپیکٹرا کی پیمائش کے لئے فریسنل بینڈ پلیٹ اسپیکٹومیٹر کا استعمال کیا ، اور پتہ چلا کہ ان سپیکٹرا نے ثانوی وسعت کے بعد بھی ہموار لہروں کو برقرار رکھا ، جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ دالیں غیر متزلزل ہیں۔ ٹائم ڈومین میں ، کونیی فرج کی پیمائش کی جاتی ہے اور نبض کا ٹائم ڈومین ویوفارم کی خصوصیت ہوتی ہے۔ جیسا کہ شکل 1 میں دکھایا گیا ہے ، ایکس رے نبض سرکلر پولرائزڈ اورکت لیزر پلس کے ساتھ اوورلیپڈ ہے۔ ایکس رے پلس کے ذریعہ آئنائزڈ فوٹو الیکٹران اورکت لیزر کی ویکٹر کی صلاحیت کے برعکس سمت میں لکیریں تیار کریں گے۔ چونکہ لیزر کا برقی میدان وقت کے ساتھ گھومتا ہے ، لہذا فوٹو الیکٹران کی رفتار کی تقسیم کا تعین الیکٹران کے اخراج کے وقت سے ہوتا ہے ، اور اخراج کے وقت کے کونیی موڈ اور فوٹو الیکٹران کی رفتار کی تقسیم کے مابین تعلقات قائم ہوتے ہیں۔ فوٹو الیکٹران کی رفتار کی تقسیم کو ایک سماکشیی فاسٹ میپنگ امیجنگ اسپیکٹومیٹر کا استعمال کرتے ہوئے ماپا جاتا ہے۔ تقسیم اور ورنکرم نتائج کی بنیاد پر ، اٹوسیکنڈ دالوں کے ٹائم ڈومین ویوفارم کو دوبارہ تشکیل دیا جاسکتا ہے۔ چترا 2 (ا) نبض کی مدت کی تقسیم کو ظاہر کرتا ہے ، جس میں 440 AS کے میڈین کے ساتھ ہے۔ آخر میں ، گیس کی نگرانی کا پتہ لگانے والا نبض کی توانائی کی پیمائش کے لئے استعمال کیا گیا تھا ، اور چوٹی کی نبض کی طاقت اور نبض کی مدت کے مابین بکھرے ہوئے پلاٹ کا حساب لگایا گیا تھا۔ تین کنفیگریشن مختلف الیکٹران بیم پر توجہ مرکوز کرنے والے حالات ، واور کوننگ کے حالات اور مقناطیسی کمپریسر میں تاخیر کے حالات سے مطابقت رکھتے ہیں۔ ان تینوں ترتیبوں میں بالترتیب 150 ، 200 ، اور 260 µJ کی نبض کی اوسط توانائی حاصل ہوئی ، جس میں زیادہ سے زیادہ 1.1 TW کی زیادہ سے زیادہ طاقت ہے۔

چترا 2. (b) سکریٹر پلاٹ جو چوٹی کی طاقت اور نبض کی مدت کے مطابق ہے

اس کے علاوہ ، اس مطالعے میں پہلی بار بھی مشاہدہ کیا گیا کہ ایکس رے بینڈ میں سولیٹن نما سپریمیشن کا رجحان ، جو پروردن کے دوران نبض کو کم کرنے کے طور پر ظاہر ہوتا ہے۔ یہ الیکٹرانوں اور تابکاری کے مابین مضبوط تعامل کی وجہ سے ہوتا ہے ، جس میں توانائی کو تیزی سے الیکٹران سے ایکس رے پلس کے سر میں منتقل کیا جاتا ہے اور نبض کی دم سے واپس الیکٹران میں منتقل ہوتا ہے۔ اس رجحان کے گہرائی سے مطالعہ کے ذریعے ، یہ توقع کی جاتی ہے کہ کم مدت اور اعلی چوٹی کی طاقت والی ایکس رے دالوں کو سپرریڈی ایشن پروردن کے عمل کو بڑھا کر اور سولیٹن نما وضع میں نبض قصر کا فائدہ اٹھاتے ہوئے مزید محسوس کیا جاسکتا ہے۔