เทคโนโลยีใหม่ที่ดีกว่าสำหรับพัลส์เลเซอร์เอ็กซเรย์

พัลส์รังสีเอกซ์คลื่นสั้นที่รุนแรงและรุนแรงในช่วงความยาวคลื่นนาโนเมตรนั้นผลิตได้ยาก แต่ตอนนี้ได้มีการพัฒนาวิธีการใหม่ที่ง่ายกว่าที่ TU Wien (เวียนนา): จุดเริ่มต้นไม่ใช่เลเซอร์ไททาเนียม-แซฟไฟร์ ซึ่งมี ส่วนใหญ่ใช้เพื่อจุดประสงค์นี้ แต่เป็นเลเซอร์อิตเทอร์เบียม เคล็ดลับที่สำคัญคือแสงจะถูกส่งผ่านก๊าซเพื่อเปลี่ยนคุณสมบัติของมัน ความยาวคลื่นยาวนำไปสู่ความยาวคลื่นสั้น ความยาวคลื่นของลำแสงเลเซอร์ขึ้นอยู่กับวัสดุที่สร้างขึ้น เทคโนโลยี ในอะตอมหรือโมเลกุลที่เกี่ยวข้อง อิเล็กตรอนจะเปลี่ยนจากสถานะหนึ่งไปสู่อีกสถานะหนึ่งด้วยพลังงานที่ต่ำกว่า สิ่งนี้ทำให้โฟตอนถูกปล่อยออกมา ความยาวคลื่น (และสีของมัน) ขึ้นอยู่กับพลังงานที่อิเล็กตรอนสูญเสียไประหว่างการเปลี่ยนสถานะ ด้วยวิธีนี้ สามารถสร้างสีเลเซอร์ต่างๆ ได้ ตั้งแต่สีแดงไปจนถึงสีม่วง อย่างไรก็ตาม สำหรับการสร้างลำแสงเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่ามาก ต้องใช้เทคนิคพิเศษ: ประการแรก ลำแสงเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นยาวจะถูกสร้างขึ้นและยิงไปที่อะตอม อิเล็กตรอนถูกดึงออกจากอะตอมและถูกเร่งในสนามไฟฟ้าของเลเซอร์ จากนั้นมันจะหันกลับมาชนกับอะตอมที่มันมาอีกครั้ง และด้วยเหตุนี้มันจึงสามารถสร้างรังสีเอกซ์คลื่นสั้นได้ เทคนิคนี้เรียกว่า "การสร้างฮาร์มอนิกสูง" Paolo Carpeggiani จาก Institute of Photonics แห่ง TU Wien กล่าวว่า "เมื่อมองแวบแรก สถานการณ์ดูเหมือนจะสวนทางกับสัญชาตญาณ" "ในความเป็นจริงแล้ว ยิ่งความยาวคลื่นของลำแสงเลเซอร์เดิมมีขนาดใหญ่เท่าใด ความยาวคลื่นที่คุณสามารถทำได้ก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น" อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพของการผลิตรังสีเอกซ์ก็ลดลงในกระบวนการเช่นกัน หากคุณต้องการสร้างรังสีคลื่นสั้นมากๆ ความเข้มของรังสีจะต่ำมาก อิตเทอร์เบียมแทนไททาเนียมแซฟไฟร์ ก๊าซแทนคริสตัล จนถึงปัจจุบัน เทคนิคนี้มักจะใช้โดยการใช้เลเซอร์ไททาเนียม-แซฟไฟร์ จากนั้นจึงเพิ่มความยาวคลื่นของรังสีด้วยคริสตัลพิเศษเพื่อสร้างรังสีเอกซ์ที่สั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ผ่านการสร้างฮาร์มอนิกสูง อย่างไรก็ตาม ทีมงานของ TU Wien ได้พัฒนาวิธีที่ง่ายกว่าและในขณะเดียวกันก็มีประสิทธิภาพมากขึ้น: พวกเขาใช้เลเซอร์อิตเทอร์เบียม เลเซอร์อิตเทอร์เบียมนั้นง่ายกว่า ถูกกว่า และมีประสิทธิภาพมากกว่าเลเซอร์ไททาเนียม-แซฟไฟร์ แต่จนถึงขณะนี้ ประสิทธิภาพในการผลิตเอ็กซเรย์ยังต่ำกว่ามาก ที่ TU Wien ความยาวคลื่นของรังสีอิตเทอร์เบียมเลเซอร์เพิ่มขึ้นเป็นครั้งแรก ไม่ใช่โดยการส่งรังสีนี้ผ่านคริสตัลตามปกติ แต่โดยการส่งผ่านก๊าซโมเลกุล "สิ่งนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพได้ค่อนข้างมาก" เปาโล คาร์เปจจิอานีกล่าว "แทนที่จะเป็น 20% ที่เราเคยได้รับ เราได้ประมาณ 80%"