SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) teadlased on Echo-7 projekti raames teinud olulisi edusamme koherentse röntgenlaserkiire tekitamise suunas. Röntgenkiirte lainepikkusel opereerivast laserist saaksid kasu mitmed tipptehnoloogiad, muuhulgas laserspektroskoopia. Maksimaalse efektiivsuse saavutamiseks peab aga laine olema sarnaselt optilise spektri laseritele täiesti koherentne. Teadustöö tulemused avaldati mainekas teadusajakirjas „Physical Review Letters“.
Kahe EEHG meetodi genereeritud kiire spektrid. Vasakul projekti esimesest faasist ning paremal teisest.
Echo-7 projekt tärkas 2009. aastal SLAC teadlase Gennadi Stupakovi ideest röntgenenergiaga elektronkiire märgistamisest (imprinting) või toitmisest (seeding) ultravioletse laservalgusega, mille tulemusena saavutatakse lühema lainepikkusega puutumata koherentsusega lõppkiirgus. Meetodile pandi nimeks EEHG (Echoe Enabled Harmonic Generation)
Laseri jälg on elektronkiires tuvastatav elektronide kiiratava valguse lainepikkustes, mis on alati algkiire lainepikkuse kõrgemad harmoonilised. Mida kõrgem on harmooniliste arv, seda lühem on lainepikkus. Näiteks teise astme harmooniline laine tähendab poole lühemat lähtelainet.
„Kõrge sagedusmuundusliku efektiivsusega EEHG meetodi abil on võimalik ultravioletsest toitelaserist toota koherentset röntgenkiirgust,“ ütleb SLAC elementaarosakeste füüsik Dao Xiang. „Tasuta lõunaid aga ei ole, EEHG implementeerimine on väga keeruline, sest sisaldab kiire faasiruumiga seotud protsesse, mida tuleb väga hoolikalt sooritada.“
Projekti esimeses faasis 2010. aastal suudeti toota lähtelaseri kiire neljanda harmoonilise lainepikkusega kiir. Tegemist oli projekti nurgakiviga, mis tõestas, et teadlased on suutelised efektiivselt valguse osisteks lahti võtma ning lühema lainepikkusega tagasi kokku panema. Projekti teises faasis 2011. aastal saavutati seitsmenda harmoonilise lainepikkusega ultraviolettspektri piirimail olev kiir.
„Täiskoherentsete röntgenkiirteni on aga veel tükk maad minna, sest nõuab algkiirest 50 – 100 korda väiksema lainepikkusega kiirguse tootmist. See on kolmanda faasi eesmärk. Esimese kahe faasiga valmistasime ette vajaliku infrastruktuuri ning kogusime kokku ala eksperdid. Piisava rahastamise korral oleme ilmselt suutelised oma eesmärgid saavutama,“ sõnab Xiang.
Allikas: PhysOrg