作者:阿里·桑德尔米尔，SLAC国家加速器实验室 这部动画描绘了SLAC的直线加速器相干光源(LCLS) X光激光使“先探测后摧毁”成像技术成为可能
在左边，由更传统的研究设施产生的更长时间的x光可以在样本通过时破坏或损坏样本，这使得在损坏发生之前捕获高质量的图像变得困难
LCLS的超亮超短x光脉冲可以在样本损坏前的瞬间收集生成图像所需的数据，保持细胞和病毒等粒子的完整特征
荣誉:克里斯·史密斯/奥利维尔·博宁/美国国家加速器实验室 X射线自由电子激光器，如美国能源部SLAC国家加速器实验室的直线加速器相干光源(LCLS)，产生强烈的X射线脉冲，使研究人员能够以高分辨率成像生物对象，如蛋白质和其他分子机器
但是这些强有力的光束会破坏精细的样品，引发可能影响实验结果并使结果无效的变化
为了解决这个问题，研究人员使用了一种叫做“破坏前探测”的方法，这种方法可以让他们在样本被吹散之前的瞬间从样本中收集精确的信息，生成保存细胞、蛋白质和病毒等生物粒子分子结构信息的图像
但是直到最近，还不清楚这种测量电子行为的方法到底有多可信，因为强大的x光对电子的影响比原子快得多
这可能会限制该技术在超快速化学过程中的应用，例如催化过程
现在，由科学家-莫里、迪莫森尼斯·索卡拉斯和朱迪灵领导的一个小组已经找到了一种方法，在测量电子结构之前，他们可以精确地知道如何调整x光束，以确保电子结构没有被破坏，这为实验的结果提供了更高的可信度
首先，研究小组观察了用强激光脉冲轰击铁样品后，电子在最初几飞秒或十亿分之一秒内的行为
他们的结果最近发表在《科学报告》上，展示了x光束的特定属性，如脉冲长度或强度，如何影响原子的最外层电子，这些电子在化学反应中参与键的形成和断裂
这些结果将使科学家能够微调泵浦探针实验，其中一个激光脉冲在样品中引发反应，一个x光脉冲立即测量电子的重排
通过改变激光和x光脉冲之间的时间，研究人员可以制作一系列图像，并将它们串成一部包含这些微小快速运动的定格电影，从而为光激活化学反应提供见解
此图显示一个光学激光脉冲(红色)和一个x光激光脉冲(浅蓝色)撞击样品
在同一个实验中，同步激光脉冲的使用被称为“泵浦探测”技术，这种技术在SLAC的直线加速器相干光源x光激光器中很常见，一个国际小组开发的计时工具可以更精确地测量激光脉冲到达LCLS的时间
学分:格雷格·斯图尔特/SLAC国家加速器实验室 “这些实验是我们团队研究项目中的关键工具，”索卡拉斯说
“能够仔细进入‘可接受的’LCLS条件范围将使我们能够进行可靠的和前所未有的泵探针研究
" 该小组与LCLS加速器小组密切合作，发射了比通常更短的x光脉冲，以研究电子在爆炸的前几飞秒是如何重新排列的
一台电子束条纹照相机——XTCAV——在精确测量x光脉冲长度方面发挥了重要作用
阿隆索-莫里说:“这项研究验证了过去几年在LCLS使用的方法，解决了关于它们是否有效的争论，或者收集的数据是否已经在最初几飞秒内被强烈的x光脉冲改变了
" 为了继续这项研究，该团队希望利用最近在成形和控制x光束方面的进展，以更高的强度探测电子结构
“这可以用来进一步了解XFELs的热致密物质形成过程的初始阶段，”朱说，“这为行星系统的形成和演化提供了见解
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
