Hones diamant DOE obusier laser à rayons X pour une précision minutieuse

LE PLUS PUISSANT DU MONDE

‘S X-RAY AU LASER affinée flow PRECISION SCALPEL

“Auto-ensemencement» promet d’accélérer les découvertes, ajouter de nouvelles capacités scientifiques

Menlo Park, Californie – Avec un ruban chop de diamant, les scientifiques du US Department of Energy (DOE) SLAC National Accelerator Laboratory ont transformé la source de lumière cohérente Linac (LCL) en un outil encore and précis flow path-finder le nanomonde. Les améliorations du rendement des impulsions laser focalisés à and gift intensité dans une bande beaucoup and étroite de longueurs d’onde des rayons X, et peut permettre des expériences qui n’ont jamais été possible.

Dans un processus appelé “auto-ensemencement,” le diamant filtres le faisceau laser à une seule couleur à rayons X, qui est ensuite amplifié. Comme le custom d’une hache flow un scalpel, l’avance donnera aux chercheurs and de contrôle dans l’étude et la strategy de la matière au niveau atomique et fournira des images and nettes des matériaux, des molécules et des réactions chimiques.

“Le and grand contrôle que vous avez , and les détails que vous pouvez voir “, the déclaré Jerry Hastings, un scientifique SLAC et co-auteur de la recherche, publiée cette semaine dans Nature Photonics. «Les gens ont parlé d’auto-ensemencement flow près de fifteen ans. La méthode, nous avons intégré au SLAC the été proposé en 2010 byGianluca Gelons, Vitali Kotcharian et Evgeni Saldin de l’Union européenne XFEL et centres de recherche DESY en Allemagne. Quand notre équipe de SLAC et l’Argonne Laboratoire inhabitant de l’a construit, nous avons été surpris standard la façon dont simple, robuste et rentable de l’ingénierie s’est avéré être. ” Hastings the ajouté que les laboratoires du monde entier sont déjà l’intention d’intégrer cette avancée importante dans leurs propres installations laser X-ray.

Auto-ensemencement the le potentiel de produceX impulsions de rayons avec une intensité sensiblement and élevé que les actuels LCLS performances. L’intensité the augmenté dans chaque impulsion pourrait être utilisé flow sonder en profondeur dans des matériaux complexes flow aider à répondre aux questions au sujet des substances exotiques comme supraconducteurs à haute température ou complexes états électroniques comme ceux qu’on trouve dans les isolants topologiques.

Le LCLS génère son laser Faisceau en accélérant paquets d’électrons à peu près la vitesse de la lumière et les fixer sur un trajet en zig-zag avec une série d’aimants. Cela abet les électrons à émettre des rayons X, qui sont réunis en impulsions laser qui sont d’un milliard de fois and brillante que n’importe quelle disponible avant, et assez rapide flow numériser des échantillons dans quadrillionths de seconde.

Sans auto-ensemencement ces impulsions laser à rayons X contiennent une gamme de longueurs d’onde (ou couleurs) dans un modèle imprévisible, qui n’ont pas tous les expérimentateurs peuvent utiliser. Jusqu’à présent, la création d’une bande étroite de longueur d’onde à LCLS signifiait soustrayant les longueurs d’ondes indésirables, résultant en une perte substantielle de l’intensité.

Pour créer une bande de longueur d’onde précise de rayons X et de faire les LCLS encore and “laser-like », les chercheurs installés une tranche de cristal de diamant au feel de la banque de 130 mètres d’aimants, où les rayons X sont générés.

Produire la bande étroite de longueur d’onde n’est que le début. “Les impulsions résultantes pourraient emballer jusqu’à 10 fois and d’intensité lorsque nous aurons fini l’optimisation du système et ajouter d’autres onduleurs», the déclaré Huang Zhirong, un physicien des accélérateurs SLAC et co-auteur, qui the été un contributeur majeur au projet.

Les premiers essais de la LCLS auto-ensemencement système ont généré une excitation heated parmi les scientifiques du monde entier. Les représentants des installations à rayons X d’autres laser, y compris la Suisse FEL, SACLA au Japon et l’Union européenne XFEL, sont venus flow aider, et aussi apprendre à mettre en œuvre au niveau de leurs propres sites.

Selon Paul Emma, ​​une co-auteur, qui était un personnage clé dans l’original de mise en use des LCLS et la mise en œuvre d’auto-ensemencement, “l’ensemble du groupe d’observateurs the été le sourire fendu jusqu’aux oreilles.” Emma, ​​qui travaille maintenant au Lawrence Berkeley National Lab, the une histoire de rendre les emplois difficiles sembler facile, mais hewould seulement dire, «Je suis très heureux de voir que cela fonctionne.”

L’équipe comprenait des collaborateurs de la technique Institut de Superhard et CarbonMaterials nouveaux dans Troitsk, la Russie, qui the fourni le filtre de diamants, et l’Argonne National Laboratory, qui the conçu la chambre à vide flow accueillir elle et le mouvement d’une précision contrôle de l’ajuster. La recherche the été financée standard le Bureau du DOE des sciences.

SLAC

est un laboratoire programme multi-explorer les questions de frontière dans la scholarship de photons, de l’astrophysique, la physique des particules et de recherche sur les accélérateurs. Situé à Menlo Park, en Californie, SLAC est exploité standard l’Université de Stanford flow le US Department of Energy Office of Science. Pour en savoir plus, visitez s’il vous plaît www.slac.stanford.edu . Bureau

of Science du DOE est le narrow-minded le and critical de la recherche fondamentale dans les sciences physiques aux États-Unis, et s’efforce de répondre à quelques-uns des défis les and pressants de notre temps. Informations Formore, s’il vous plaît visitez science.energy.gov .