РЕНТГЕ́НОВСКИЙ ЛА́ЗЕР
-
Рубрика: Физика
-
Скопировать библиографическую ссылку:
РЕНТГЕ́НОВСКИЙ ЛА́ЗЕР, источник когерентного электромагнитного излучения рентгеновского диапазона. Идея создания Р. л. возникла в нач. 1960-х гг.; первый лабораторный Р. л. создан в Ливерморской нац. лаборатории (США) в 1985.
Предложено около десятка механизмов создания инверсии между энергетич. уровнями атомов или ионов активной среды Р. л.; некоторые из них являются развитием методов, использующихся в оптич. лазерах, другие применимы лишь в рентгеновском диапазоне. В первую очередь были реализованы столкновительное возбуждение и рекомбинационная накачка. В этом случае активной средой служит высокоионизованная плазма, создаваемая при облучении мишени (напр., тонкой фольги из Se и Y) мощными оптич. лазерами.
Р. л. со столкновительной накачкой по принципу действия очень близки к лазерам, работающим в видимой области спектра. В качестве активной среды используется высокотемпературная плазма низкой плотности. В результате излучательной рекомбинации заселяются осн. состояния рабочих ионов (напр., уровни 2s2р6 в случае иона Se24+). Верхний рабочий уровень 3р заселяется из осн. состояния при соударениях ионов плазмы с электронами, нижний рабочий уровень 3s быстро опустошается за счёт излучательного распада 3s→2p. Переход 3p→2p запрещён. Рентгеновское излучение генерируется на излучательно разрешённом переходе 3p→3s.
В Р. л. с рекомбинационной накачкой используется быстрое охлаждение плазмы высокой плотности. Электроны, оказавшиеся на высоких энергетич. уровнях, релаксируют на осн. уровень в результате излучательных и столкновительных переходов. Если электронная темп-pa мала, то столкновительные процессы важны лишь при переходах между верхними уровнями, разность энергий которых меньше энергии теплового движения. С ростом энергии перехода сечение столкновительных переходов уменьшается, а излучательных – растёт. Чем ближе уровень к основному, тем выше скорость спонтанных переходов, поэтому возможно возникновение инверсии между возбуждёнными уровнями за счёт того, что нижний уровень опустошается быстрее, чем верхний. Такой тип генерации рентгеновского излучения реализован на серии Бальмера водородоподобных ионов (С5+, F8+).
Среди др. методов накачки Р. л. – процессы фотоионизации электронов внутр. оболочек атомов или ионов, фотовозбуждения на верхний рабочий уровень излучением, исходящим от ионов более высокой кратности. Р. л., основанный на фотоионизации электронов внутр. оболочек, реализован на Kα -переходе однократно ионизованного Ne, получена генерация на длине волны 1,46 нм. Накачкой служили импульсы Р. л. на свободных электронах с энергией 0,02–0,3 мДж, длительностью 40–80 фс на длине волны 1,29 нм.