TW କ୍ଲାସ ଆଟୋସେକେଣ୍ଡ ଏକ୍ସ-ରେ ପଲ୍ସ ଲେଜର
ଆଟୋସେକେଣ୍ଡ ଏକ୍ସ-ରେପଲ୍ସ ଲେଜରଉଚ୍ଚ ଶକ୍ତି ଏବଂ କମ୍ ପଲ୍ସ ଅବଧି ସହିତ ଅଲ୍ଟ୍ରାଫାଷ୍ଟ ନନଲାଇନ୍ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରୋସ୍କୋପି ଏବଂ ଏକ୍ସ-ରେ ଡିଫ୍ରାକ୍ସନ ଇମେଜିଂ ହାସଲ କରିବାର ଚାବିକାଠି। ଯୁକ୍ତରାଷ୍ଟ୍ରର ଗବେଷଣା ଦଳ ଦୁଇ-ସ୍ତରର କାସ୍କେଡ୍ ବ୍ୟବହାର କରିଥିଲେଏକ୍ସ-ରେ ମୁକ୍ତ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ଲେଜରଗୁଡ଼ିକଡିସ୍କ୍ରିଟ୍ ଆଟୋସେକେଣ୍ଡ ପଲ୍ସ ବାହାର କରିବା ପାଇଁ। ବିଦ୍ୟମାନ ରିପୋର୍ଟଗୁଡ଼ିକ ସହିତ ତୁଳନା କଲେ, ପଲ୍ସର ହାରାହାରି ଶିଖର ଶକ୍ତି ପରିମାଣର କ୍ରମ ଦ୍ୱାରା ବୃଦ୍ଧି ପାଇଛି, ସର୍ବାଧିକ ଶିଖର ଶକ୍ତି ହେଉଛି 1.1 TW, ଏବଂ ମଧ୍ୟମା ଶକ୍ତି ହେଉଛି 100 μJ ରୁ ଅଧିକ। ଏହି ଅଧ୍ୟୟନ ଏକ୍ସ-ରେ କ୍ଷେତ୍ରରେ ସଲିଟନ୍ ପରି ସୁପରରେଡିଏସନ୍ ଆଚରଣ ପାଇଁ ମଧ୍ୟ ଦୃଢ଼ ପ୍ରମାଣ ପ୍ରଦାନ କରେ।ଉଚ୍ଚ-ଶକ୍ତିଯୁକ୍ତ ଲେଜରଗୁଡ଼ିକଉଚ୍ଚ-କ୍ଷେତ୍ର ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନ, ଆଟୋସେକେଣ୍ଡ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରୋସ୍କୋପି ଏବଂ ଲେଜର କଣିକା ତ୍ୱରକ ସମେତ ଅନେକ ନୂତନ ଗବେଷଣା କ୍ଷେତ୍ରକୁ ପ୍ରେରଣା ଦେଇଛି। ସମସ୍ତ ପ୍ରକାରର ଲେଜର ମଧ୍ୟରେ, ଚିକିତ୍ସା ନିର୍ଣ୍ଣୟ, ଶିଳ୍ପ ତ୍ରୁଟି ଚିହ୍ନଟ, ସୁରକ୍ଷା ଯାଞ୍ଚ ଏବଂ ବୈଜ୍ଞାନିକ ଗବେଷଣାରେ ଏକ୍ସ-ରେ ବହୁଳ ଭାବରେ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ। ଏକ୍ସ-ରେ ମୁକ୍ତ-ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନ୍ ଲେଜର (XFEL) ଅନ୍ୟ ଏକ୍ସ-ରେ ଜେନେରେସନ୍ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ତୁଳନାରେ ଶିଖର ଏକ୍ସ-ରେ ଶକ୍ତିକୁ ଅନେକ ପରିମାଣରେ ବୃଦ୍ଧି କରିପାରିବ, ଏହିପରି ଉଚ୍ଚ ଶକ୍ତି ଆବଶ୍ୟକ ହେଉଥିବା ସ୍ଥାନରେ ଅଣ-ରୈଖିକ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରୋସ୍କୋପି ଏବଂ ଏକକ କଣିକା ବିଚ୍ଛିନ୍ନ ଇମେଜିଂ କ୍ଷେତ୍ରରେ ଏକ୍ସ-ରେ ପ୍ରୟୋଗକୁ ବିସ୍ତାରିତ କରିଥାଏ। ସାମ୍ପ୍ରତିକ ସଫଳ ଆଟୋସେକେଣ୍ଡ XFEL ଆଟୋସେକେଣ୍ଡ ବିଜ୍ଞାନ ଏବଂ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟାରେ ଏକ ପ୍ରମୁଖ ସଫଳତା, ବେଞ୍ଚଟପ୍ ଏକ୍ସ-ରେ ଉତ୍ସ ତୁଳନାରେ ଉପଲବ୍ଧ ଶିଖର ଶକ୍ତିକୁ ଛଅ ପରିମାଣରୁ ଅଧିକ ପରିମାଣରେ ବୃଦ୍ଧି କରିଥାଏ।
ମାଗଣା ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ଲେଜରସାମୁହିକ ଅସ୍ଥିରତା ବ୍ୟବହାର କରି ସ୍ୱତଃସ୍ଫୂର୍ତ୍ତ ନିର୍ଗମନ ସ୍ତର ଅପେକ୍ଷା ବହୁ ପରିମାଣର ଅଧିକ ପଲ୍ସ ଶକ୍ତି ପ୍ରାପ୍ତ କରିପାରିବ, ଯାହା ଆପେକ୍ଷିକ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ବିମ୍ ଏବଂ ଚୁମ୍ବକୀୟ ଅସଲିଟରରେ ବିକିରଣ କ୍ଷେତ୍ରର ନିରନ୍ତର ପାରସ୍ପରିକ କ୍ରିୟା ଦ୍ୱାରା ସୃଷ୍ଟି ହୁଏ। କଠିନ ଏକ୍ସ-ରେ ପରିସର (ପ୍ରାୟ 0.01 nm ରୁ 0.1 nm ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟ) ରେ, FEL ବଣ୍ଡଲ୍ ସଙ୍କୋଚନ ଏବଂ ପରବର୍ତ୍ତୀ-ସ୍ୟାଚୁରେସନ୍ କୋନିଂ କୌଶଳ ଦ୍ୱାରା ହାସଲ କରାଯାଏ। ନରମ ଏକ୍ସ-ରେ ପରିସର (ପ୍ରାୟ 0.1 nm ରୁ 10 nm ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟ) ରେ, FEL କାସ୍କେଡ୍ ଫ୍ରେସ୍-ସ୍ଲାଇସ୍ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ଦ୍ୱାରା କାର୍ଯ୍ୟକାରୀ କରାଯାଏ। ସମ୍ପ୍ରତି, ଉନ୍ନତ ସ୍ୱୟଂ-ପ୍ରବର୍ଦ୍ଧିତ ସ୍ୱୟଂସ୍ଫୂର୍ତ୍ତ ନିର୍ଗମନ (ESASE) ପଦ୍ଧତି ବ୍ୟବହାର କରି 100 GW ର ସର୍ବାଧିକ ଶକ୍ତି ସହିତ ଆଟୋସେକେଣ୍ଡ ପଲ୍ସ ସୃଷ୍ଟି ହୋଇଥିବା ରିପୋର୍ଟ କରାଯାଇଛି।
ଗବେଷଣା ଦଳ ଲିନାକ୍ କୋହେରେଣ୍ଟରୁ ନରମ ଏକ୍ସ-ରେ ଆଟୋସେକେଣ୍ଡ ପଲ୍ସ ଆଉଟପୁଟକୁ ବୃଦ୍ଧି କରିବା ପାଇଁ XFEL ଉପରେ ଆଧାରିତ ଏକ ଦୁଇ-ସ୍ତରୀୟ ଆମ୍ପ୍ଲିଫିକେସନ୍ ସିଷ୍ଟମ୍ ବ୍ୟବହାର କରିଥିଲେ।ଆଲୋକ ଉତ୍ସTW ସ୍ତରକୁ, ରିପୋର୍ଟ କରାଯାଇଥିବା ଫଳାଫଳ ତୁଳନାରେ ଏକ ପରିମାଣ ଉନ୍ନତିର କ୍ରମ। ପରୀକ୍ଷାମୂଳକ ସେଟଅପ୍ ଚିତ୍ର 1 ରେ ଦର୍ଶାଯାଇଛି। ESASE ପଦ୍ଧତି ଉପରେ ଆଧାରିତ, ଫଟୋକାଥୋଡ୍ ଏମିଟର୍ ଏକ ଉଚ୍ଚ କରେଣ୍ଟ୍ ସ୍ପାଇକ୍ ସହିତ ଏକ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନ୍ ବିମ୍ ପାଇବା ପାଇଁ ମଡ୍ୟୁଲେଟ୍ ହୋଇଛି, ଏବଂ ଆଟୋସେକେଣ୍ଡ ଏକ୍ସ-ରେ ପଲ୍ସ ସୃଷ୍ଟି କରିବା ପାଇଁ ବ୍ୟବହୃତ ହୋଇଛି। ପ୍ରାରମ୍ଭିକ ପଲ୍ସ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନ୍ ବିମ୍ ର ସ୍ପାଇକ୍ ର ସମ୍ମୁଖ ଧାରରେ ଅବସ୍ଥିତ, ଯେପରି ଚିତ୍ର 1 ର ଉପର ବାମ କୋଣରେ ଦେଖାଯାଇଛି। ଯେତେବେଳେ XFEL ସଂତୃପ୍ତିରେ ପହଞ୍ଚିଥାଏ, ଏକ ଚୁମ୍ବକୀୟ କମ୍ପ୍ରେସର ଦ୍ୱାରା ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନ୍ ବିମ୍ ଏକ୍ସ-ରେ ତୁଳନାରେ ବିଳମ୍ବ ହୁଏ, ଏବଂ ତାପରେ ପଲ୍ସ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନ୍ ବିମ୍ (ତାଜା ସ୍ଲାଇସ୍) ସହିତ ପାରସ୍ପରିକ କ୍ରିୟା କରେ ଯାହା ESASE ମଡ୍ୟୁଲେସନ୍ କିମ୍ବା FEL ଲେଜର ଦ୍ୱାରା ପରିବର୍ତ୍ତିତ ନୁହେଁ। ଶେଷରେ, ଏକ ଦ୍ୱିତୀୟ ଚୁମ୍ବକୀୟ ଅନଡୁଲେଟର୍ ସତେଜ ସ୍ଲାଇସ୍ ସହିତ ଆଟୋସେକେଣ୍ଡ ସ୍ପଲ୍ସର ପାରସ୍ପରିକ କ୍ରିୟା ମାଧ୍ୟମରେ ଏକ୍ସ-ରେକୁ ଆହୁରି ବୃଦ୍ଧି କରିବା ପାଇଁ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ।
ଚିତ୍ର ୧ ପରୀକ୍ଷାମୂଳକ ଉପକରଣ ଚିତ୍ର; ଚିତ୍ରଟି ଅନୁଦୈର୍ଘ୍ୟ ପର୍ଯ୍ୟାୟ ସ୍ଥାନ (ଇଲେକ୍ଟ୍ରନର ସମୟ-ଶକ୍ତି ଚିତ୍ର, ସବୁଜ), ବର୍ତ୍ତମାନର ପ୍ରୋଫାଇଲ୍ (ନୀଳ), ଏବଂ ପ୍ରଥମ-କ୍ରମ ପ୍ରଶସ୍ତିକରଣ (ବାଇଗଣୀ) ଦ୍ୱାରା ଉତ୍ପାଦିତ ବିକିରଣ ଦର୍ଶାଉଛି। XTCAV, X-ବ୍ୟାଣ୍ଡ ଟ୍ରାନ୍ସଭର୍ସ କ୍ୟାଭିଟି; cVMI, କୋଏକ୍ସିଆଲ୍ ଦ୍ରୁତ ମ୍ୟାପିଂ ଇମେଜିଂ ସିଷ୍ଟମ୍; FZP, ଫ୍ରେସନେଲ୍ ବ୍ୟାଣ୍ଡ ପ୍ଲେଟ୍ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରୋମିଟର୍
ସମସ୍ତ ଆଟୋସେକେଣ୍ଡ ପଲ୍ସ ଶବ୍ଦରୁ ନିର୍ମିତ, ତେଣୁ ପ୍ରତ୍ୟେକ ପଲ୍ସର ଭିନ୍ନ ଭିନ୍ନ ବର୍ଣ୍ଣାଳୀ ଏବଂ ସମୟ-ଡୋମେନ୍ ଗୁଣ ଅଛି, ଯାହାକୁ ଗବେଷକମାନେ ଅଧିକ ବିସ୍ତୃତ ଭାବରେ ଅନୁସନ୍ଧାନ କରିଛନ୍ତି। ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରା ଦୃଷ୍ଟିରୁ, ସେମାନେ ଭିନ୍ନ ସମତୁଲ୍ୟ ଅଣ୍ଡୁଲେଟର୍ ଲମ୍ବରେ ବ୍ୟକ୍ତିଗତ ପଲ୍ସର ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରା ମାପ କରିବା ପାଇଁ ଏକ ଫ୍ରେସ୍ନେଲ୍ ବ୍ୟାଣ୍ଡ ପ୍ଲେଟ୍ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରୋମିଟର୍ ବ୍ୟବହାର କରିଥିଲେ, ଏବଂ ପାଇଲେ ଯେ ଏହି ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରା ଦ୍ୱିତୀୟ ଆମ୍ପ୍ଲିଫିକେସନ୍ ପରେ ମଧ୍ୟ ସୁଗମ ତରଙ୍ଗରୂପ ବଜାୟ ରଖିଥିଲା, ଯାହା ସୂଚାଇଥାଏ ଯେ ପଲ୍ସଗୁଡ଼ିକ ଏକମୋଡାଲ୍ ରହିଥିଲା। ସମୟ ଡୋମେନ୍ରେ, କୋଣୀୟ ଫ୍ରିଞ୍ଜ ମାପ କରାଯାଏ ଏବଂ ପଲ୍ସର ସମୟ ଡୋମେନ୍ ତରଙ୍ଗରୂପକୁ ବର୍ଣ୍ଣିତ କରାଯାଏ। ଚିତ୍ର 1 ରେ ଦେଖାଯାଇଥିବା ପରି, ଏକ୍ସ-ରେ ପଲ୍ସ ବୃତ୍ତାକାର ଧ୍ରୁବୀୟ ଇନଫ୍ରାରେଡ୍ ଲେଜର ପଲ୍ସ ସହିତ ଓଭରଲାପ୍ ହୋଇଥାଏ। ଏକ୍ସ-ରେ ପଲ୍ସ ଦ୍ୱାରା ଆୟନିତ ଫଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ଇନଫ୍ରାରେଡ୍ ଲେଜରର ଭେକ୍ଟର ପୋଟେନସିଆଲ୍ ବିପରୀତ ଦିଗରେ ଷ୍ଟ୍ରିକ୍ ସୃଷ୍ଟି କରିବ। କାରଣ ଲେଜରର ବୈଦ୍ୟୁତିକ କ୍ଷେତ୍ର ସମୟ ସହିତ ଘୂରେ, ଫଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରନର ଗତି ବଣ୍ଟନ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ନିର୍ଗମନ ସମୟ ଦ୍ୱାରା ନିର୍ଣ୍ଣୟ କରାଯାଏ, ଏବଂ ନିର୍ଗମନ ସମୟର କୋଣୀୟ ମୋଡ୍ ଏବଂ ଫଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରନର ଗତି ବଣ୍ଟନ ମଧ୍ୟରେ ସମ୍ପର୍କ ସ୍ଥାପନ ହୁଏ। ଏକ କୋଏକ୍ସିଆଲ୍ ଫାଷ୍ଟ ମ୍ୟାପିଂ ଇମେଜିଂ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରୋମିଟର ବ୍ୟବହାର କରି ଫଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନ୍ ଗତିର ବଣ୍ଟନ ମାପ କରାଯାଏ। ବଣ୍ଟନ ଏବଂ ବର୍ଣ୍ଣାଳୀ ଫଳାଫଳ ଉପରେ ଆଧାର କରି, ଆଟୋସେକେଣ୍ଡ ପଲ୍ସର ସମୟ-ଡୋମେନ୍ ତରଙ୍ଗ ପୁନଃନିର୍ମାଣ କରାଯାଇପାରିବ। ଚିତ୍ର 2 (a) ପଲ୍ସ ଅବଧିର ବଣ୍ଟନ ଦର୍ଶାଏ, ଯାହାର ମଧ୍ୟମା 440 as। ଶେଷରେ, ପଲ୍ସ ଶକ୍ତି ମାପ କରିବା ପାଇଁ ଗ୍ୟାସ୍ ମନିଟରିଂ ଡିଟେକ୍ଟର ବ୍ୟବହାର କରାଯାଇଥିଲା, ଏବଂ ଚିତ୍ର 2 (b) ରେ ଦେଖାଯାଇଥିବା ପରି ଶିଖର ପଲ୍ସ ଶକ୍ତି ଏବଂ ପଲ୍ସ ଅବଧି ମଧ୍ୟରେ ବିକ୍ଷିପ୍ତ ପ୍ଲଟ୍ ଗଣନା କରାଯାଇଥିଲା। ତିନୋଟି ବିନ୍ୟାସ ବିଭିନ୍ନ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନ୍ ବିମ୍ ଫୋକସିଂ ଅବସ୍ଥା, ୱେଭର କୋନିଂ ଅବସ୍ଥା ଏବଂ ଚୁମ୍ବକୀୟ କମ୍ପ୍ରେସର ବିଳମ୍ବ ଅବସ୍ଥା ସହିତ ସମାନ। ତିନୋଟି ବିନ୍ୟାସ ଯଥାକ୍ରମେ 150, 200 ଏବଂ 260 µJ ହାରାହାରି ପଲ୍ସ ଶକ୍ତି ପ୍ରଦାନ କରିଥିଲା, ସର୍ବାଧିକ ଶିଖର ଶକ୍ତି 1.1 TW ସହିତ।
ଚିତ୍ର 2. (କ) ଅର୍ଦ୍ଧ-ଉଚ୍ଚତା ପୂର୍ଣ୍ଣ ପ୍ରସ୍ଥ (FWHM) ପଲ୍ସ ଅବଧିର ବଣ୍ଟନ ହିଷ୍ଟୋଗ୍ରାମ; (ଖ) ସର୍ବାଧିକ ଶକ୍ତି ଏବଂ ପଲ୍ସ ଅବଧି ସହିତ ସମ୍ବନ୍ଧୀୟ ସ୍କାଟର୍ ପ୍ଲଟ୍
ଏହା ସହିତ, ଏହି ଅଧ୍ୟୟନ ପ୍ରଥମ ଥର ପାଇଁ ଏକ୍ସ-ରେ ବ୍ୟାଣ୍ଡରେ ସଲିଟନ୍ ପରି ସୁପରଏମିସନ୍ ର ଘଟଣା ମଧ୍ୟ ପର୍ଯ୍ୟବେକ୍ଷଣ କରିଥିଲା, ଯାହା ଆମ୍ପ୍ଲିଫିକେସନ୍ ସମୟରେ ଏକ ନିରନ୍ତର ପଲ୍ସ ସଂକ୍ଷିପ୍ତ ହେବା ଭାବରେ ଦେଖାଯାଏ। ଏହା ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ଏବଂ ବିକିରଣ ମଧ୍ୟରେ ଏକ ଦୃଢ଼ ପାରସ୍ପରିକ କ୍ରିୟା ଯୋଗୁଁ ହୋଇଥାଏ, ଶକ୍ତି ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ରୁ ଏକ୍ସ-ରେ ପଲ୍ସର ମୁଣ୍ଡକୁ ଏବଂ ପଲ୍ସର ଲାଞ୍ଜରୁ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ କୁ ଦ୍ରୁତ ଗତିରେ ସ୍ଥାନାନ୍ତରିତ ହୋଇଥାଏ। ଏହି ଘଟଣାର ଗଭୀର ଅଧ୍ୟୟନ ମାଧ୍ୟମରେ, ଆଶା କରାଯାଉଛି ଯେ କ୍ଷୁଦ୍ର ଅବଧି ଏବଂ ଉଚ୍ଚ ଶିଖର ଶକ୍ତି ସହିତ ଏକ୍ସ-ରେ ପଲ୍ସକୁ ସୁପରରେଡିଏସନ୍ ପ୍ରଶସ୍ତୀକରଣ ପ୍ରକ୍ରିୟାକୁ ବିସ୍ତାର କରି ଏବଂ ସଲିଟନ୍ ପରି ମୋଡ୍ ରେ ପଲ୍ସ ସଂକ୍ଷିପ୍ତ ହେବାର ସୁବିଧା ନେଇ ଆହୁରି ଅନୁଭବ କରାଯାଇପାରିବ।
ପୋଷ୍ଟ ସମୟ: ମଇ-୨୭-୨୦୨୪