作者:迈克尔·帕迪拉，劳伦斯·利弗莫尔国家实验室 这张照片展示了国家点火设施的完整EXAFS样品、背光和激光配置
荣誉:劳伦斯·利弗莫尔国家实验室 劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的研究人员开发了一种x光源，可以在探测行星中心等条件的实验中诊断温度
新光源将用于在国家点火设施(NIF)进行扩展x光吸收精细结构实验
该作品发表在《应用物理快报》上，并被评为编辑精选
“通过在NIF进行的一系列X射线源开发实验，我们能够确定钛(钛)箔在感兴趣的X射线光谱范围内产生的连续X射线比内爆胶囊背光多30倍，在相同的激光条件下比金(金)箔多2到4倍，”LLNL物理学家和主要作者安迪·克里吉尔说
理解扩展的x光吸收精细结构 “虽然X射线源有许多用途，但这项工作主要集中在使测量固态高度压缩材料的EXAFS成为可能
这是一个非常难以操作的政权，最终需要大量的努力和资源来完成
EXAFS实验的主要动机是确定样品在毫巴压力下的温度——类似于行星中心的条件(1毫巴= 100万倍大气压)
“通过这项工作，我们现在有能力在NIF对各种材料和条件进行EXAFS测量，这是以前在世界上任何设施都不可能做到的
" 在这些条件下，固体可以被压缩两倍或更多倍，这些材料可以具有与日常环境条件下截然不同的性质
在这项工作中开发的x光源将能够测量对实验室任务非常重要的各种高Z材料
这个平台也将为极端条件下的材料性质的科学发现提供机会
测量EXAFS需要检测只占总信号的几个百分点的信号，这也是该团队投入如此多精力开发一种强度高、光谱平滑的背光的根本原因
LLNL物理学家、该项工作的活动负责人袁平说，这些发现表明，为EXAFS项目开发背光是成功的
她说:“使用这种背光的EXAFS测量已经在NIF开始，这种方法有望使未来的测量成为LLNL支持NNSA库存管理计划的一个关键部分。”
在许多材料中，原子或晶体结构的优选排列随着温度和压力而变化，目前正在由NIF的TARDIS(原位目标衍射)平台进行研究
该结构也是影响压力和密度之间关系的诸多因素之一，NIF的坡道压缩平台正在研究这种关系，NIF的RT平台正在研究强度
“所有这些重要的平台都缺乏温度测量，”克里吉尔说
“EXAFS平台的目标是测试支持流体力学代码中使用的状态方程模型的热模型，并补充其他材料平台
" 克里吉尔说，其他团队已经做了大量工作来开发使用加热箔的X射线源，但这些工作通常集中在不同的X射线能量或优化线发射(原子跃迁产生的窄能量X射线发射)
他说:“EXAFS实验显然需要一种不同于NIF其他实验的X射线源。”
“因为EXAFS信号是在相对较宽但特定的x光能量范围内编码的，我们需要优化多千电子伏能量范围内的宽带连续发射，而不是线发射，线发射对EXAFS来说在能量上太窄了
" 研究小组已经确定，通过使用NIF激光的极高功率密度，将钛电离到其内壳中是可能的
他说:“这种高度电离使得称为自由束缚的连续体x光发射过程变得重要，并实际上主导了整个连续体x光发射。”
Krygier说，这个过程导致钛比银或金在多千电子伏范围内更强的连续发射
“加热钛箔比加热银或金产生更强的连续发射的观察最初是出乎意料的，但经过仔细的数据分析，我们确定自由束缚跃迁起了重要作用
最后，数据和模型非常吻合
”他说
伊利亚·肯普，LLNL物理学家，用帮助确认数据解释的rad-hydro和原子动力学模型帮助解释数据
他说，科学家们倾向于随身携带一个关于各种物理现象的通用标度定律的标准工具箱，这导致了一种假设，即金背光比银和钛更好
众所周知，连续x光发射随着原子序数的增加而增加，然而，将样品加热到自由束缚跃迁很重要的状态，使得原子序数为22的钛比原子序数分别为47和79的银和金更亮
“虽然这些无处不在的标度有助于快速引导一个人的直觉，但它们也可能导致看似矛盾的结果，”他说
“这项工作最重要的信息之一是，不要天真地依赖过于一般化的经验法则，这些法则经常被用来过早地缩小参数优化研究的范围
" 团队努力 这项工作需要团队超越典型的x光发射过程来理解实验数据
在计划和分析过程中，他们依靠广泛学科的专家，包括材料科学、等离子体物理、x光光谱学和流体动力学模拟
该团队最初专注于一种不同的方法，使用内爆胶囊，但最终确定它不会产生足够的x光来进行EXAFS测量
克里吉尔说:“这是为数不多的科学真的像电影中描述的那样工作的时候，团队中的每个人都在一个房间里(当时我们可以在房间里见面)在白板上提出想法。”
“像这样的结果是LLNL世界一流研究环境的真实证明
"
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