টিডব্লিউ ক্লাস অ্যাটোসেকেন্ড এক্স-রে পালস লেজার

টিডব্লিউ ক্লাস অ্যাটোসেকেন্ড এক্স-রে পালস লেজার
অ্যাটোসেকেন্ড এক্স-রেনাড়ি লেজারউচ্চ শক্তি এবং সংক্ষিপ্ত নাড়ির সময়কাল সহ আল্ট্রাফাস্ট ননলাইনার স্পেকট্রোস্কোপি এবং এক্স-রে ডিফারাকশন ইমেজিং অর্জনের মূল চাবিকাঠি। মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের গবেষণা দলটি দ্বি-পর্যায়ের একটি ক্যাসকেড ব্যবহার করেছেএক্স-রে ফ্রি ইলেক্ট্রন লেজারপৃথক পৃথক ডাল আউটপুট করতে। বিদ্যমান প্রতিবেদনের সাথে তুলনা করে, ডালগুলির গড় শিখর শক্তি মাত্রার ক্রম দ্বারা বৃদ্ধি করা হয়, সর্বাধিক শিখর শক্তি 1.1 টিডব্লিউ, এবং মধ্যম শক্তি 100 μj এর বেশি। অধ্যয়নটি এক্স-রে ক্ষেত্রে সলিটনের মতো সুপার্রেডিয়েশন আচরণের জন্য দৃ strong ় প্রমাণও সরবরাহ করে।উচ্চ-শক্তি লেজারউচ্চ ক্ষেত্রের পদার্থবিজ্ঞান, অ্যাটোসেকেন্ড স্পেকট্রোস্কোপি এবং লেজার কণা ত্বরণকারী সহ গবেষণার অনেকগুলি নতুন ক্ষেত্রকে চালিত করেছে। সমস্ত ধরণের লেজারের মধ্যে এক্স-রেগুলি চিকিত্সা নির্ণয়, শিল্প ত্রুটি সনাক্তকরণ, সুরক্ষা পরিদর্শন এবং বৈজ্ঞানিক গবেষণায় ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এক্স-রে ফ্রি-ইলেক্ট্রন লেজার (এক্সএফইএল) অন্যান্য এক্স-রে প্রজন্মের প্রযুক্তির তুলনায় বেশ কয়েকটি অর্ডার দ্বারা পিক এক্স-রে শক্তি বাড়িয়ে তুলতে পারে, এইভাবে ননলাইনার স্পেকট্রোস্কোপি এবং একক-কণা বিচ্ছুরণ চিত্রের ক্ষেত্রে এক্স-রে প্রয়োগকে প্রসারিত করে যেখানে উচ্চ শক্তি প্রয়োজন। সাম্প্রতিক সফল অ্যাটোসেকেন্ড এক্সফেলটি অ্যাটোসেকেন্ড বিজ্ঞান এবং প্রযুক্তির একটি প্রধান অর্জন, যা বেঞ্চটপ এক্স-রে উত্সগুলির তুলনায় ছয়টিরও বেশি মাত্রার দ্বারা উপলব্ধ শিখর শক্তি বৃদ্ধি করে।

বিনামূল্যে ইলেক্ট্রন লেজারসম্মিলিত অস্থিতিশীলতা ব্যবহার করে স্বতঃস্ফূর্ত নির্গমন স্তরের চেয়ে বেশি মাত্রার ডাল শক্তিগুলি পেতে পারে, যা আপেক্ষিক ইলেক্ট্রন মরীচি এবং চৌম্বকীয় দোলকের মধ্যে বিকিরণ ক্ষেত্রের অবিচ্ছিন্ন মিথস্ক্রিয়তার কারণে ঘটে। হার্ড এক্স-রে রেঞ্জে (প্রায় 0.01 এনএম থেকে 0.1 এনএম তরঙ্গদৈর্ঘ্য), FEL বান্ডিল সংক্ষেপণ এবং স্যাচুরেশন পরবর্তী কনিং কৌশল দ্বারা অর্জন করা হয়। নরম এক্স-রে রেঞ্জে (প্রায় 0.1 এনএম থেকে 10 এনএম তরঙ্গদৈর্ঘ্য), এফএলই ক্যাসকেড ফ্রেশ-স্লাইস প্রযুক্তি দ্বারা প্রয়োগ করা হয়। সম্প্রতি, 100 গিগাবাইটের শীর্ষ শক্তি সহ অ্যাটোসেকেন্ড ডালগুলি বর্ধিত স্ব-পরিবেষ্টিত স্বতঃস্ফূর্ত নিঃসরণ (ইএসএএসইএস) পদ্ধতি ব্যবহার করে উত্পন্ন হয়েছে বলে জানা গেছে।

গবেষণা দলটি লিনাক সুসংগত থেকে নরম এক্স-রে অ্যাটোসেকেন্ড পালস আউটপুটকে প্রশস্ত করতে এক্সফেলের উপর ভিত্তি করে একটি দ্বি-পর্যায়ের পরিবর্ধন ব্যবস্থা ব্যবহার করেছেহালকা উত্সটিডব্লিউ স্তরে, রিপোর্ট করা ফলাফলের তুলনায় মাত্রার উন্নতির ক্রম। পরীক্ষামূলক সেটআপটি চিত্র 1 এ দেখানো হয়েছে ESESE পদ্ধতির উপর ভিত্তি করে, ফোটোক্যাথোড ইমিটারটি একটি উচ্চ বর্তমান স্পাইক সহ একটি বৈদ্যুতিন মরীচি পেতে সংশোধন করা হয় এবং এটি অ্যাটোসেকেন্ড এক্স-রে ডাল তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়। প্রাথমিক নাড়িটি ইলেক্ট্রন বিমের স্পাইকের সামনের প্রান্তে অবস্থিত, যেমন চিত্র 1 এর উপরের বাম কোণে দেখানো হয়েছে। যখন এক্সএফইএলটি স্যাচুরেশনে পৌঁছায়, তখন বৈদ্যুতিন মরীচিটি চৌম্বকীয় সংক্ষেপক দ্বারা এক্স-রে এর সাথে তুলনামূলকভাবে বিলম্বিত হয়, এবং তারপরে নাড়িটি ইলেক্ট্রন বিমের (তাজা স্লাইস) দ্বারা পরিবর্তিত হয় না যা ইএসএএসএস বা ফিলের দ্বারা পরিবর্তিত হয় না। অবশেষে, একটি দ্বিতীয় চৌম্বকীয় আনডুলেটরটি তাজা টুকরো দিয়ে অ্যাটোসেকেন্ড ডালের মিথস্ক্রিয়াটির মাধ্যমে এক্স-রেগুলিকে আরও প্রশস্ত করতে ব্যবহৃত হয়।

ডুমুর। 1 পরীক্ষামূলক ডিভাইস ডায়াগ্রাম; চিত্রটি অনুদৈর্ঘ্য পর্বের স্থান (ইলেক্ট্রন, গ্রিন এর সময়-শক্তি চিত্র), বর্তমান প্রোফাইল (নীল) এবং প্রথম-অর্ডার পরিবর্ধন (বেগুনি) দ্বারা উত্পাদিত বিকিরণ দেখায়। এক্সটিসিএভি, এক্স-ব্যান্ড ট্রান্সভার্স গহ্বর; সিভিএমআই, কোক্সিয়াল র‌্যাপিড ম্যাপিং ইমেজিং সিস্টেম; এফজেডপি, ফ্রেসেল ব্যান্ড প্লেট স্পেকট্রোমিটার

সমস্ত অ্যাটোসেকেন্ড ডাল শব্দ থেকে তৈরি করা হয়, সুতরাং প্রতিটি নাড়িতে বিভিন্ন বর্ণালী এবং সময়-ডোমেন বৈশিষ্ট্য থাকে, যা গবেষকরা আরও বিশদে অনুসন্ধান করেছিলেন। বর্ণালীর ক্ষেত্রে, তারা বিভিন্ন সমতুল্য আনডুলেটর দৈর্ঘ্যে পৃথক ডালের বর্ণালী পরিমাপ করতে একটি ফ্রেসেল ব্যান্ড প্লেট স্পেকট্রোমিটার ব্যবহার করেছিল এবং দেখা গেছে যে এই বর্ণালীটি গৌণ প্রশস্তকরণের পরেও মসৃণ তরঙ্গরূপগুলি বজায় রেখেছিল, এটি ইঙ্গিত করে যে ডালগুলি অবিচ্ছিন্ন থেকে যায়। সময় ডোমেনে, কৌণিক ফ্রঞ্জটি পরিমাপ করা হয় এবং নাড়ির সময় ডোমেন তরঙ্গরূপটি চিহ্নিত করা হয়। চিত্র 1-তে দেখানো হয়েছে, এক্স-রে ডালটি বৃত্তাকার মেরুকৃত ইনফ্রারেড লেজার ডাল দিয়ে ওভারল্যাপ করা হয়। এক্স-রে পালস দ্বারা আয়নযুক্ত ফোটো ইলেক্ট্রনগুলি ইনফ্রারেড লেজারের ভেক্টর সম্ভাবনার বিপরীতে দিকটিতে রেখা তৈরি করবে। যেহেতু লেজারের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রটি সময়ের সাথে ঘোরে, তাই ফোটো ইলেক্ট্রনের গতিবেগ বিতরণটি বৈদ্যুতিন নিঃসরণের সময় দ্বারা নির্ধারিত হয় এবং নির্গমন সময়ের কৌণিক মোড এবং ফোটো ইলেক্ট্রনের গতিবেগ বিতরণ প্রতিষ্ঠিত হয়। ফোটো ইলেক্ট্রন গতির বিতরণ একটি কোক্সিয়াল ফাস্ট ম্যাপিং ইমেজিং স্পেকট্রোমিটার ব্যবহার করে পরিমাপ করা হয়। বিতরণ এবং বর্ণালী ফলাফলের উপর ভিত্তি করে, অ্যাটোসেকেন্ড ডালের সময়-ডোমেন তরঙ্গরূপটি পুনর্গঠন করা যায়। চিত্র 2 (ক) 440 এএস এর মধ্যম সহ ডাল সময়কালের বিতরণ দেখায়। অবশেষে, নাড়ি শক্তি পরিমাপ করতে গ্যাস মনিটরিং ডিটেক্টরটি ব্যবহার করা হয়েছিল, এবং চিত্র 2 (খ) এর মতো দেখানো পিক পালস শক্তি এবং নাড়ির সময়কালের মধ্যে ছড়িয়ে ছিটিয়ে থাকা প্লটটি গণনা করা হয়েছিল। তিনটি কনফিগারেশন বিভিন্ন ইলেক্ট্রন বিম ফোকাসিং শর্তাদি, ওয়েভার কনিং শর্ত এবং চৌম্বকীয় সংক্ষেপক বিলম্বের শর্তগুলির সাথে মিলে যায়। তিনটি কনফিগারেশন সর্বোচ্চ 1.1 টিডব্লিউ এর সর্বোচ্চ শিখর শক্তি সহ যথাক্রমে 150, 200 এবং 260 µj এর গড় পালস শক্তি অর্জন করেছে।

চিত্র 2। (ক) অর্ধ-উচ্চতা পূর্ণ প্রস্থ (এফডাব্লুএইচএম) নাড়ির সময়কালের বিতরণ হিস্টোগ্রাম; (খ) শিখর শক্তি এবং নাড়ির সময়কালের সাথে সম্পর্কিত স্ক্যাটার প্লট

তদতিরিক্ত, অধ্যয়নটি প্রথমবারের মতো এক্স-রে ব্যান্ডে সলিটনের মতো সুপারমিশনের ঘটনাটি পর্যবেক্ষণ করেছে, যা প্রশস্তকরণের সময় অবিচ্ছিন্ন নাড়ির সংক্ষিপ্তকরণ হিসাবে উপস্থিত হয়। এটি ইলেক্ট্রন এবং রেডিয়েশনের মধ্যে একটি শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়া দ্বারা সৃষ্ট হয়, শক্তিটি দ্রুত ইলেক্ট্রন থেকে এক্স-রে ডালের মাথায় স্থানান্তরিত হয় এবং নাড়িটির লেজ থেকে ইলেক্ট্রনে ফিরে আসে। এই ঘটনার গভীরতর অধ্যয়নের মাধ্যমে, এটি প্রত্যাশিত যে স্বল্প সময়কাল এবং উচ্চতর শিখর শক্তিযুক্ত এক্স-রে ডালগুলি সুপাররেডিয়েশন পরিবর্ধন প্রক্রিয়াটি প্রসারিত করে এবং সলিটনের মতো মোডে নাড়ি সংক্ষিপ্তকরণের সুবিধা গ্রহণ করে আরও উপলব্ধি করা যায়।