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官网可弯曲的晶体有助于测量X射线脉冲的特性

时间 : 2020-03-31 12:09
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可弯曲的晶体有助于测量x射线脉冲的特性

冯一平检查了lcls前端机柜中的一个腔室,该腔室中安装了薄晶体光谱仪,可以逐次测量x射线激光脉冲的特性

matt beardsley摄

slac国家加速器实验室的科学家将超薄可弯曲晶体整合到高分辨率光谱仪系统中,以监控x射线脉冲的特性

slac国家加速器实验室的一组定制晶体中的一个令人沮丧的缺陷为解决一项重要的科学挑战提供了解决方案:如何准确地测量来自功能强大的x射线激光的每个单个脉冲的颜色

x射线科学研究与开发部的科学家冯一平说,超薄硅晶体是分裂slac直线加速器相干光源的x射线激光脉冲的工作的一部分,因此它们可以被两个单独的实验共享

slac分部

feng说,由一家专门从事微观机电设备的公司制造,硅晶体需要尽可能完美的用于光束共享

但是,现在由lcls担任仪器科学家的冯和朱迪凌在ssrl进行的测试显示,一批样品中存在明显的缺陷

冯说,它们实际上是令人不适的皱纹,显然在加工过程中弯曲了

我们只是想看看并测量弯曲的严重程度

测量曲率使研究人员产生了一个重大突破:通过将lcls脉冲通过弯曲的晶体发送,他们可以将一小部分光转向,并将其分解成其成分波长,以便进行分析,就像棱镜破裂一样

灯光变成彩色,同时仍将大部分灯光发送到下游实验

像不稳定的棒球投手一样,lcls发出的脉冲可能会在位置,脉冲能量,持续时间和其他属性方面发生变化

研究人员需要在逐个脉冲的基础上对这些特性进行精确的测量,以便他们能够正确解释实验结果,并对机器进行故障排除和调试,以实现最佳性能

简单地平均出脉冲变化并不总是有效的

lcls的亨里克·莱姆克(henrik lemke)在x射线泵浦探针(xpp)仪器上牺牲了自己几个小时的内部光束时间,以便对该设备(称为光谱仪)进行测试

第一次演示需要一些即兴创作,研究人员使用双面胶带将起皱的晶体固定在适当的位置

冯和朱后来设计了薄晶体的新版本,以及一种精致的夹具,太阳2平台下载以受控的方式弯曲它们

科学家与包括david fritz,aymeric robert和jerry hastings在内的slac研究人员合作,将这些晶体整合到高分辨率光谱系统中,以监控每个脉冲的x射线激光特性

该光谱仪的形状像弯曲的跳水板,其晶体膜厚为百分之一毫米,宽为五毫米,长为十五毫米

可以控制跳板的自由端以达到最佳光谱规格

该光谱仪在确认lcls一项新技术的成功方面起着至关重要的作用,该技术被称为“自种”,该技术可以产生更精细的,更高光谱亮度的脉冲,可用于一系列实验

实际上,正是为了实现自我播种而进行的高度优先工作,才使该光谱仪的研究与开发(始于大约一年前)迅速发展起来

冯说,在初步论证之后,我们决定必须及时制造一些东西来帮助自动播种调试

这确实是团队合作,有很多科学家对此做出了贡献

该研究小组在7月16日出版的《应用物理快报》上发表的一篇论文中详细介绍了他们的工作

该光谱仪在自种的lcls x射线脉冲中捕获了一个众所周知的巨大光谱尖峰的图像,这是在硬x射线自由电子激光器上首次成功进行的自种

冯说,这是播种过程中最重要的标志

在没有自播的情况下,每个x射线脉冲通常包含一系列看起来像峰和谷的随机序列的波长

在自我播种演示之后不久,项目首席工程师戴夫·里奇(dave rich)迅速在lcls前端机柜中建立了永久性的固定能量光谱仪,以帮助加速器科学家获得更好的播种性能

lcls用户现在可以选择播种作为各种实验的选项

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朱说,光谱仪的开发是一个非常令人印象深刻的快速项目,它有助于揭示许多以前看不见的光束特性

他说,目前正在进行非常积极的研究,以开发一种改进的光谱仪,该光谱仪可以在更宽的x射线能量范围内测量光束的光谱特性

朱说,我们的最终目标是能够在lcls的整个硬x射线能量范围内提供高分辨率的全光谱

紧凑的设计和易于安装的光谱仪设置使每台lcls仪器有一天都有自己的光谱仪成为可能

朱说,我们确实预想将要为每台硬x射线仪配备一个更好的设备

我们看到大量的用户需求

zhu和feng指出,下一代光谱仪针对软x射线和硬x射线都在考虑一些根本不同的设计

尽管薄硅晶体在实现某些实验的超高分辨率方面具有巨大优势,但它们具有一些固有的局限性,目前无法用于所有lcls实验

太阳2注册综合报道

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