在亚纳秒到飞秒时间范围内,高分辨率X射线光谱学,需要超短X射线脉冲,以及比目前可用光谱X射线通量大得多的光谱X射线通量。硬X射线自注入hard X-ray self-seeding(HXRSS)装置的X射线自由电子激光X-ray free-electron laser(XFEL)辐射,在过去已经被证明,并且提供了必要的峰值通量特性。到目前为止,这些系统还不能提供实现高平均通量的高重复率。
今日,德国电子同步加速器研究所(Deutsches Elektronen-Synchrotron,DESY) Shan Liu,Gianluca Geloni等,在Nature Photonics上发文,报道了安装在欧洲X射线自由电子激光XFEL(目前世界上唯一运行的高重复率硬X射线XFEL设施)的级联HXRSS系统结果。融合了高重复率与硬X射线自注入HXRSS,在6–14keV光子能量范围内,以每秒10列速率产生了带宽约为1eV(对应于约1mJeV–1峰谱密度)的毫焦级脉冲,每列包括以兆赫重复率到达的数百个脉冲。在2.25MHz重复率和6–7keV范围内的光子能量下,实验观察并表征了HXRSS晶体上的热负载效应,显著改变了后续X射线脉冲的光谱。研究证明了级联self-seeding方案,将这种不利影响降低到检测水平以下。这将为采用超快X射线光谱学、散射和成像技术的广泛科学领域,开辟新的可能性。Cascaded hard X-ray self-seeded free-electron laser at megahertz repetition rate.图1:欧洲X射线自由电子激光X-ray free-electron laser,XFEL,SASE2波荡器undulator two-chicane硬X射线自注入hard X-ray self-seeding,HXRSS设置布局。
图2:在9keV时,实现了硬X射线自注入HXRSS性能。
图3:在高重复率下,用户交付期间的硬X射线自注入HXRSS性能。
图4:在6keV光子能量下,热负荷效应。
图5: 在7.5keV时,不同硬X射线自注入HXRSS配置的性能。
Liu, S., Grech, C., Guetg, M. et al. Cascaded hard X-ray self-seeded free-electron laser at megahertz repetition rate. Nat. Photon. (2023). https://doi.org/10.1038/s41566-023-01305-xhttps://www.nature.com/articles/s41566-023-01305-xhttps://www.nature.com/articles/s41566-023-01305-x.pdf声明:仅代表译者个人观点,小编水平有限,如有不当之处,请在下方留言指正!