Lasing de una fuente de rayos X basada en cavidades

Área de la Ciencia:

• Óptica de rayos X con óptica de rayos X.
• La física del acelerador es física.
• Ciencia de los materiales ciencia de los materiales.

Sus antecedentes:

• Los láseres revolucionaron la óptica de la luz visible, pero extender esto a los rayos X enfrentó desafíos con los medios de ganancia y los espejos.
• Las instalaciones actuales de láser de electrones libres de rayos X duros (XFEL) producen un alto brillo, pero sufren de perfiles temporales y espectrales ruidosos y con múltiples picos.
• Se propusieron XFEL basados en cavidades (CBXFEL) para mejorar la pureza espectral recirculando pulsos de rayos X filtrados en una cavidad sincronizada.

Objetivo del estudio:

• Para demostrar el láser con ganancia de múltiples pasos en una configuración XFEL basada en cavidades.
• Para validar el uso de ópticas de diamante Bragg para resonadores de rayos X en un entorno de acelerador.
• Establecer la viabilidad de CBXFELs para generar pulsos de rayos X espectralmente puros.

Principales métodos:

• Utilizó una cavidad Bragg con base de diamantes de 132.8 m de ida y vuelta en el XFEL europeo.
• Sincronizó la cavidad con el espaciado de 2,23 MHz del acelerador superconductor.
• Se mantuvieron estrictos requisitos de longitud y estabilidad angular para la cavidad óptica.

Principales resultados:

• Se logró el láser con ganancia de paso múltiple a 6.952 keV.
• Se observó un "anillo" de pulsos de rayos X a través de sucesivos grupos de electrones dentro de la cavidad.
• Produjo pulsos de rayos X espectrales puros, a nivel de microjulios.

Conclusiones:

• Estableció la viabilidad de CBXFELs en un entorno de acelerador real.
• Las ópticas de diamante Bragg validadas como adecuadas para los resonadores de rayos X.
• La pureza espectral demostrada ofrece un camino hacia la ciencia de rayos X de próxima generación que requiere fuentes coherentes y estables.