科学家成功生成高功率阿秒 X 射线脉冲，且重复频率达到兆赫兹级别

欧洲 X 射线自由电子激光装置（XFEL）和德国电子同步加速器（DESY）研究中心的科学家在 X 射线科学领域取得了重大突破，消息传自 IT之家 11 月 27 日报道。

他们成功生成了历史上最高功率、阿秒级硬 X 射线脉冲，并且脉冲重复频率达到兆赫兹级别，这一成就开创了超快电子动力学研究的新领域，同时也使得非破坏性原子级测量成为现实。相关研究成果于 11 月 25 日发表在《自然・光子学》（IT之家附 DOI:10.1038 / s41566-024-01566-0）上。

研究团队展示了单峰硬 X 射线脉冲，其脉冲能量超过 100 微焦耳，持续时间仅为几百阿秒（10^-18 秒），这种时间尺度让科学家可以捕捉到物质中最快速的电子运动。

一位科学家表示：“借助这些独特的 X 射线，我们能够进行真实的无损检测，同时也为阿秒晶体学等高级研究打开了新的大门，使我们有可能观察真实空间中的电子动态。”

传统方法产生这种超短硬 X 射线脉冲需要极大地降低电子束的电荷量至几十皮库仑，这种限制影响了脉冲能量和实际应用。

因此，团队利用 XFEL 的电子束集体效应和专门的束流传输系统开发了一种自啁啾方法，能够在不减少电子束电荷的情况下以太瓦级峰值功率和兆赫兹重复率生成阿秒 X 射线脉冲。

欧洲 XFEL 激光物理小组组长 Gianluca Geloni 表示：“通过将超短脉冲与兆赫兹重复频率相结合，我们现在能够更快速地收集数据，并观察到以前无法观测到的过程。这一进展有望影响多个科学领域的研究，特别是原子尺度下的蛋白质分子和材料成像，以及非线性 X 射线现象的研究。”

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