马克斯·博恩非线性光学和短脉冲光谱学研究所(MBI) 无花果
1: (a)台式光学驱动器，产生波长为5微米的飞秒中红外脉冲
非线性锌锗磷(ZGP)晶体用于脉冲放大
放在真空室中用于产生x光的铜带靶
强中红外脉冲(红色虚线箭头)聚焦在20微米厚的铜带上(蓝色x射线箭头的交点)
铜带以5厘米/秒的速度移动，为每个驱动脉冲提供新的目标区域
塑料带用于收集目标上的金属碎片并平行移动
信用:MBI 飞秒硬x光脉冲是在原子长度和时间尺度上揭示凝聚态物质结构变化的重要工具
一种新型激光驱动的x光源以每秒1012个x光光子的前所未有的流量提供1千赫重复频率的飞秒铜Kα脉冲
物理、化学和生物学中的基本过程与飞秒时间尺度(1飞秒(fs) = 10-15秒)上原子或分子结构的变化有关
超快X射线方法在跟踪空间和时间的结构变化方面具有很强的潜力，可以产生电子、原子和分子运动的“电影”
这种前景导致了对用于x光散射和光谱学的飞秒硬x光脉冲的强烈需求
产生超短硬x光脉冲有两种主要方法
第一种是基于大规模电子加速器和波动器的源，其中飞秒电子束辐射明亮的x光脉冲
第二种是由飞秒强激光驱动的小型实验室光源
这里，电子加速发生在光脉冲的强电场中，而x光脉冲是由这种驻极体与金属靶原子的碰撞相互作用产生的，类似于传统的x光管
无花果
2: (a)光驱动脉冲与铜靶的相互作用几何形状
中心波长为5微米的飞秒中红外脉冲(红色光束)聚焦在薄铜靶上并从其上反射
电子(e-)从铜表面被提取出来，加速，并在垂直于表面的光电场的光周期内撞回目标
这导致了硬x光脉冲和广谱韧致辐射的产生
特征x光发射线上的硬x光脉冲光谱
作为两种不同驱动波长的电场的函数的全立体角中每个脉冲的铜-钾α光子总数
对于5微米驱动波长(蓝点)，X射线产量明显高于较小的0
8-微米波长(黑点)
信用:MBI 柏林马克斯·博恩研究所(MBI)的研究人员现在已经在桌面产生飞秒x光脉冲方面取得了突破，他们展示了一种稳定的脉冲序列，其重复频率为千赫，总通量约为每秒1012个x光光子
正如他们在《光学快报》上报道的那样，一种新型光学驱动器提供波长约为5微米(5000纳米)的飞秒中红外脉冲，该驱动器与传输几何形状的金属带靶相结合，可以产生波长为0
154纳米，效率极高
该光驱动器基于光参量啁啾脉冲放大，提供中心波长为5微米的80飞秒脉冲，能量为3兆焦耳，重复频率为1千赫
为了产生x光脉冲，中红外脉冲被紧紧地聚焦在一个薄的铜靶上(图1)
在光场的一个光学循环中，电子从铜带中被提取出来，在真空中加速，并被引导回到目标
动能高达100千电子伏的电子重新进入靶，产生波长为0的亮铜Kα脉冲
154纳米，伴有广谱韧致辐射
与较短光波长的脉冲相比，中红外脉冲的较长光周期导致较长的电子加速时间、较高的动能以及最终较高的x光产生效率(图
2)
这种新型台式x光源的铜-钾α光子平均数量高达1
在全立体角或1°内，每个脉冲5x109个光子
每秒5x1012个光子(图2c中的蓝点)
这种光子通量比通常使用的由中心波长为0的钛宝石激光器驱动的台式x光源高30倍
8微米(图2c中的黑点)
这些源参数为通过时间分辨x光散射研究凝聚态物质的超快结构变化开辟了令人兴奋的前景
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