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人员信息

    首席科学家 张杰
   
    课题负责人
  • 张杰
  • 李玉同
  • 颜学庆
  • 赵刚
  • 钱列加
  •  

单位信息

    项目牵头单位 上海交通大学
   
    合作单位
  • 北京大学
  • 清华大学
  • 中国科技大学
  • 国防科技大学
  • 复旦大学
  • 中国矿业大学
  • 鲁东大学
  • 中科院物理所
  • 上海光机所
  • 国家天文台
  • 中科院云南天文台
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课题一新进展:团簇电子加速激发超亮betatron辐射

发表于: 项目动态, 项目进展简报 | 作者: admin
   

物理所供稿

飞秒脉冲强激光与靶物质相互作用会通过几种方式产生硬X射线。 由于这些X射线源具有超快的特点,非常适合对物质进行飞秒时间分辨的动力学探针,加上其微米尺度的源尺寸、极低的成本和比拟甚至高于同步辐射源的源峰值亮度,具有在医学、生物学和材料学等方面极大的应用前景。但是现有的激光X射线源的各种参数指标尤其是单发的产额过低等不足,使其在实际的应用中受到极大限制。

激光驱动的超快硬X射线光源除了内壳层电离产生的Ka单色源(发散度较大)外,近年国际上还出现了台面Betatron辐射源(发散度小、宽谱)。它是由超强超短激光在低密度等离子体中激发尾波场,注入离子“空泡”中的电子在被纵向加速的同时会以等离子体尺度为周期进行横向的波荡,从而产生类似同步辐射的Betatron辐射。作为等离子体中电子加速重要的“伴生”过程,该辐射的品质由被加速电子的行为来决定。但目前由于电子加速中能量和电荷量之间,以及电子品质和波荡幅度之间存在着相互制约的内秉矛盾,使Betatron辐射的产额受到极大限制,国际上报道最好的研究组利用40TW激光产生了5×107/发 [见:Nature Physics 6, 989(2010)]。 中科院物理所光物理重点实验室激光高能量密度物理研究组 陈黎明 研究员及所属团队,在激光X射线研究方面取得重要进展:该研究团队与上海交大张杰院士、盛政明教授团队合作开展高度准直的台面Betatron辐射光源的研究。他们在实验中利用仅3TW的飞秒激光与气体Ar团簇相互作用,由于团簇的介入激发了通常用大装置才能驱动的“激光直接加速”(DLA)机制,在获得nC量级大电荷量电子加速的基础上,增大了电子的波荡振幅,成功获得超强的Betatron辐射。单发激光获得能量2.4keV以上的X射线光子数大于2×108/发,且具有很小的空间发散角~10mrad。这个结果将目前报道最好的Betatron辐射的转换效率提高了40倍,能利用小能量、高重频激光器突破目前辐射源低平均流强的发展瓶颈。

这项进展发表于[L. M. Chen et al, Scientific Reports. 3, 1912(2013)],本研究得到科技部973A类项目、科技部国家重大仪器专项、国家自然科学基金重点项目以及863高技术研究计划的支持。

   
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