アット・セカンド・インナー・シェル・レージング

科学分野:

• 非線形光学とX線科学

背景:

• 線形でない光学効果である 線状光線とラビサイクルがよく知られています
• X線自由電子レーザー (XFEL) は,高空間解像度と元素特異性を持つX線技術を可能にします.
• XFEL駆動のKα1X線レーシングは非線形スペクトロスコーピーおよび新しいX線源の開発に使用されている.

研究 の 目的:

• XFEL駆動のKα1X線レーザーの光学的な非線形効果の発生を調査する.
• 高強度条件下で発生するX線パルスの特性を探求する.
• X線レージングにおける空間的不均一性とスペクトルの特徴の背後にあるメカニズムを理解する.

主な方法:

• 高強度 (> 1019 W cm−2) の銅とマンガンのKα1レーシングをXFELで観測する実験.
• 空間的不均一性やスペクトル分割/拡大を含むX線パルス特性分析.
• 観測された現象をシミュレートし解釈するための3次元マックスウェル・ブロック計算.

主要な成果:

• 1.5~2.1 Å 波長での光学システムと同様の強力なレーシング効果の実証.
• 発生したX線パルスの空間的な不均一性とスペクトルの分割/拡大の観測.
• 空間的不均一性をX線線線に,スペクトル特性をサブフェムト秒ラビサイクルに結びつけるシミュレーション結果.

結論:

• 高強度XFEL駆動のKα1レージングは,以前は光学系でのみ見られた複雑な非線形現象を示すことができる.
• 生成されるX線パルスは,アト秒パルス持続時間 (<100アト秒) とユニークなコヒーレンス特性を有することができる.
• これらの発見は,量子X線光学における新しい応用の機会を提供します.