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產(chǎn)品簡(jiǎn)介

使用桌面飛秒激光器與特殊設(shè)計(jì)的靶室，我們將脈寬小于100飛秒（fs）的桌面超快X射線脈沖——FemtoX帶進(jìn)了中小型實(shí)驗(yàn)室。同時(shí)可根據(jù)客戶應(yīng)用需求，設(shè)計(jì)并提供整套解決方案與診斷裝置。

激光等離子體脈沖式超快X射線輻射源經(jīng)過(guò)近二十年的發(fā)展，已經(jīng)在眾多國(guó)際實(shí)驗(yàn)室具有較為廣泛的應(yīng)用，并展現(xiàn)出了超微、超亮、高信噪比和高穩(wěn)定性的特點(diǎn)。在物質(zhì)超快過(guò)程研究、精細(xì)分辨成像等方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值，加上其裝置的低成本優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為同步輻射光源在超快領(lǐng)域的有效補(bǔ)充。

特別地，目前的第三代同步輻射，其時(shí)間分辨能力在百皮秒（ps）量級(jí)，無(wú)法用來(lái)研究發(fā)生在亞ps（sub-ps），甚至是飛秒時(shí)間尺度的快速變化過(guò)程，如化學(xué)鍵的斷開和鍵合、晶格的振動(dòng)等。而原子運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的化學(xué)反應(yīng)和相變，其時(shí)間尺度在亞ps（sub-ps）量級(jí)，傳統(tǒng)的超快光譜只能提供電子態(tài)躍遷的信息，無(wú)法得到瞬態(tài)變化的結(jié)構(gòu)信息。而基于超快X射線的表征手段，如超快X射線衍射（UXRD）、超快X射線吸收譜（UXAS）等，則是更為有效的手段。由于飛秒激光器所輸出的激光脈沖具有超短（數(shù)十fs量級(jí)脈寬）、超強(qiáng)（單脈沖能量高）的特點(diǎn)，激光脈沖在與靶相互作用時(shí)，所產(chǎn)生的X射線脈寬與激光脈沖的脈寬相當(dāng)，加上X射線和驅(qū)動(dòng)激光之間天然的時(shí)間同步性，使FemtoX能夠用于泵浦探針實(shí)驗(yàn)，獲得亞ps，甚至fs時(shí)間分辨的物質(zhì)動(dòng)態(tài)解析能力。

此外，F(xiàn)emtoX的源尺寸很大程度上取決于激光光斑的尺寸。目前系統(tǒng)中的激光光斑在5微米（μm）左右（FWHM），能夠獲得焦斑尺寸在10μm量級(jí)的X射線源。而由于其區(qū)別于傳統(tǒng)X射線管的X射線激發(fā)機(jī)制，在獲得小尺寸焦斑的同時(shí)，還能達(dá)到較高的X光輸出功率。這對(duì)在空間分辨率、空間相干性方面有較高要求的X射線透視成像、相稱成像等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。

產(chǎn)品特點(diǎn)

• 短于百飛秒脈寬的Kα脈沖

• 優(yōu)于10¹¹ph/s的光子通量

• 10μm量級(jí)的光源焦斑

• 射線防護(hù)的腔室設(shè)計(jì)

• 完備的精細(xì)調(diào)節(jié)裝置

• 靈活的光學(xué)組件耦合

性能參數(shù)

*可根據(jù)客戶自有激光設(shè)備提供集成解決方案，但需經(jīng)過(guò)技術(shù)參數(shù)確認(rèn)；

**實(shí)際指標(biāo)和激光器參數(shù)、靶材類型相關(guān)，使用銅靶可獲得的通量為6 X 10¹¹ph/s（2π立體角）；

***實(shí)際指標(biāo)和所選多層膜鏡片型號(hào)參數(shù)相關(guān)；

圖一 FemtoX靶室實(shí)物圖（左）和光路示意圖（右）；

典型應(yīng)用方向：

A、超微 X 射線源靜態(tài)成像：空間分辨優(yōu)于2μm，可用于相襯成像、雙色透視成像、低劑量成像等。

圖二利用FemtoX獲得的（a）蝦的成像圖、（b）紅色虛線上X射線的強(qiáng)度分布、（c）魚的成像圖；

圖三 采用Ag靶獲得的（a）鼠尾成像圖，左上角的網(wǎng)格標(biāo)尺為1cm；（b）采用團(tuán)簇靶獲得的蜘蛛相襯成像結(jié)果。

B、超快 X 射線動(dòng)態(tài)衍射：時(shí)間分辨 0.05-1ps，結(jié)構(gòu)變化解析能力0.01 ?。

圖四激光脈沖泵浦--超快X射線探針的診斷裝置光路圖示例（上）、

SrRuO₃/SrTiO₃超晶格聲子振蕩曲線（時(shí)間分辨~150fs）（下）。

C、超快 X 射線動(dòng)態(tài)吸收譜學(xué)：時(shí)間分辨0.1-1ps，結(jié)構(gòu)變化解析能力0.01?。

圖五色散型超快X射線吸收譜儀裝置示意圖（上）；

紫外光激發(fā)前（-20ps）、后（+25ps）Fe(III)(C₂O₄)₃^3-氧化還原光化學(xué)反應(yīng)的中間體結(jié)構(gòu)演化EXAFS譜（下）。

（摘自J. Phys. Chem. A 111， 9326–9335 (2007)）

D、超快 X 射線時(shí)間動(dòng)態(tài)成像：時(shí)間分辨0.05-1ps，空間分辨優(yōu)于3μm。

圖六利用激光驅(qū)動(dòng)的高能Betatron輻射進(jìn)行超快 X 射線時(shí)間動(dòng)態(tài)成像