桌面高能X射線光源系統(tǒng)問世

　據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)10月25日（北京時(shí)間）報(bào)道，一國際研究小組開發(fā)出一種微型同步加速高能X射線光源系統(tǒng)，其能效和質(zhì)量可與世界上某些大的X光源設(shè)備媲美，這種微型化的廉價(jià)高質(zhì)量X射線光源將有著廣泛應(yīng)用前景。相關(guān)研究論文刊登在10月24日的《自然·物理學(xué)》雜志上。

　　新設(shè)備由英國倫敦帝國學(xué)院、美國密歇根州立大學(xué)和葡萄牙里斯本大學(xué)高等技術(shù)學(xué)院的科學(xué)家共同研制，能在桌面上實(shí)現(xiàn)當(dāng)前巨大激光設(shè)備的多項(xiàng)功能。他們的縮微系統(tǒng)采用了一種微型氦氣噴氣機(jī)和一種高能激光，是一種只有鉛筆粗細(xì)的超短波高能空間相干X射線光束。

　　論文作者、倫敦帝國學(xué)院物理系的斯蒂凡·柯耐普博士說，我們在產(chǎn)生更加簡潔廉價(jià)的高能高質(zhì)X射線方面邁出了步。用相對簡單的系統(tǒng)，在幾毫米范圍內(nèi)產(chǎn)生的高質(zhì)量X射線光束，能和幾百米長的同步加速器產(chǎn)生的光束媲美。盡管我們的技術(shù)目前還不能與世界上少數(shù)幾個(gè)大型的X射線源直接競爭，但對于當(dāng)前某些難以辦到的檢測來說，它提供了一種重要的應(yīng)用手段。

　　新系統(tǒng)產(chǎn)生的X射線具有極短脈沖長度。它們能從一個(gè)約1微米的空間小點(diǎn)產(chǎn)生，這會(huì)導(dǎo)致一個(gè)狹窄的X光束，使研究人員能清楚地看到目標(biāo)物的細(xì)節(jié)。這些特性是其他X光源不具備的，超短脈沖使研究人員能以毫微微秒（千萬億分之一秒）的解析度測量原子和分子的互相反應(yīng)。

　　新型X射線系統(tǒng)發(fā)出稱為HERCULES的超高能激光束，進(jìn)入氦氣噴氣機(jī)生成一個(gè)微小的等離子氦柱，激光脈沖在這個(gè)等離子內(nèi)部，生成一個(gè)被帶負(fù)電荷的電子包圍的帶正電的氦離子泡。

　　由于這種電荷分離，等離子泡具有強(qiáng)大的電場，不僅能促使等離子體重的某些電子形成能量束，還能使光速“扭動(dòng)”。當(dāng)電子束扭動(dòng)它產(chǎn)生的峰值共振X射線光束時(shí)，就能夠在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行測量。

　　這一過程跟其他同步加速光源中所發(fā)生的過程相似，但是在一個(gè)微觀領(lǐng)域內(nèi)產(chǎn)生。整個(gè)桌面X射線源裝在一個(gè)邊長約1米的真空箱里，加速和X射線的產(chǎn)生在不足一平方厘米范圍內(nèi)。這種微型化導(dǎo)致更加廉價(jià)高質(zhì)量的X射線光源，也將帶來超短高耀度的屬性。

　　研究人員稱，像這樣的系統(tǒng)有很多用途，比如使用高能X射線，它終能極大地提高醫(yī)學(xué)圖像的解析度，也能更容易地檢測機(jī)翼接合有沒有微縫隙，還能用于開發(fā)特殊科學(xué)應(yīng)用，X射線的超短脈沖可在極短時(shí)間內(nèi)研究“結(jié)冰”運(yùn)動(dòng)。