在超快時間尺度上獲得物質(zhì)的動力學演化過程一直是科研人員努力的重要方向?;诩す獾入x子體相互作用產(chǎn)生的飛秒硬X射線源由于具有脈寬短、亮度高和源尺寸小等優(yōu)點,可廣泛應用于瞬態(tài)微成像/相襯成像、時間分辨吸收譜學和X射線衍射等實驗研究中。其中,激光泵浦--超快X射線衍射的手段能為人們提供飛秒級時間尺度、亞埃級空間尺度上材料的結(jié)構(gòu)動力學信息。
中國科學院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心光物理實驗室L05組博士研究生朱常青等利用研究組的高脈沖能量(>100mJ)、低重頻(10Hz)激光器,研制了一套飛秒時間分辨的X射線衍射系統(tǒng)。該裝置工作在相對論的激光強度(2×1019 W/cm2)下,可以有效地激發(fā)高Z金屬材料的Kα射線,并且能夠通過優(yōu)化X射線多層膜反射鏡,進一步提高X射線的聚焦強度。利用該裝置對SrCoO2.5薄膜樣品的瞬態(tài)結(jié)構(gòu)進行探測,結(jié)果表明該裝置不僅可以用來分析樣品的超快動力學行為,并且和KHz等小能量裝置相比對于不同的特殊應用具有高度的靈活性。該裝置有望在物理、化學和生物領(lǐng)域的超快動力學探測方面發(fā)揮重要作用。
相關(guān)成果以“快速通訊”的形式于近日發(fā)表在Chinese Physics B上。這也是該團隊利用激光超快X射線源在成像和衍射應用方面獲得的最新創(chuàng)新成果。
該項工作及相關(guān)研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金和中科院戰(zhàn)略性先導科技專項的支持。
論文鏈接:http://cpb.iphy.ac.cn/EN/10.1088/1674-1056/ac0baf
圖1 超快X射線衍射裝置示意圖
圖2 在光泵浦下超快X射線衍射信號隨延時的變化:(a)泵浦光作用20ps后勞厄衍射斑的角移;(b)不同的泵浦-探針延時,所對應的光致拉伸度
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