РЕНТГЕ́НОВСКИЙ ЛА́ЗЕР

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.