用于在医院检查断腿的X 光片很容易制作。然而，在工业中，需要完全不同类型的 X 射线辐射 - 即尽可能短且能量高的 X 射线激光脉冲。例如，它们用于纳米结构和电子元件的生产，还用于实时监测化学反应。
纳米波长范围内的强烈、极短波 X 射线脉冲很难产生，但现在 TU Wien(维也纳)开发了一种新的、更简单的方法：起点不是钛蓝宝石激光器，它有主要用于此目的，但镱激光器。关键的技巧是光然后通过气体发送以改变其特性。
长波长导致短波长
激光束的波长取决于产生它的材料：在所涉及的原子或分子中，电子从一种状态转变为另一种能量较低的状态。这导致光子被发射——它的波长(以及它的颜色)取决于电子在其状态变化过程中损失了多少能量。通过这种方式，可以产生不同的激光颜色——从红色到紫色。
然而，为了产生波长更小的激光束，必须采用特殊技巧：首先，产生长波长的激光束并射向原子。电子从原子中剥离并在激光电场中加速。然后它返回并再次与它所来自的原子碰撞——因此它可以产生短波 X 射线。这种技术被称为“高次谐波产生”。
“乍一看，这种情况似乎有点违反直觉，”维也纳工业大学光子学研究所的 Paolo Carpeggiani 说。“事实证明，原来激光束的波长越大，最后你能达到的波长就越小。” 然而，X射线辐射产生的效率也在这个过程中降低：如果要产生很短波的辐射，它的强度就变得很低。
镱代替钛蓝宝石，气体代替水晶
到目前为止，这项技术几乎总是通过使用钛蓝宝石激光器，然后用特殊晶体增加其辐射波长，以通过高次谐波产生尽可能短的 X 射线辐射来采用。然而，TU Wien 的团队现在开发了一种更简单但同时更强大的方法：他们使用镱激光器。镱激光器比钛蓝宝石激光器更简单、更便宜、更强大，但直到现在，它们在 X 射线生产方面的性能要低得多。
在 TU Wien，首先增加了镱激光辐射的波长——不是像往常一样通过晶体发送这种辐射，而是通过分子气体发送。“这极大地提高了效率，”Paolo Carpeggiani 说。“而不是我们过去得到的 20%，我们得到了大约 80%。”
标签：
免责声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！