在超快時(shí)間尺度上獲得物質(zhì)的動(dòng)力學(xué)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(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于瞬態(tài)微成像/相襯成像、時(shí)間分辨吸收譜學(xué)和X射線衍射等實(shí)驗(yàn)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(jí)時(shí)間尺度、亞埃級(jí)空間尺度上材料的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)信息。
圖1 超快X射線衍射裝置示意圖
中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心光物理實(shí)驗(yàn)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(shí)間分辨的X射線衍射系統(tǒng)。該裝置工作在相對(duì)論的激光強(qiáng)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(jìn)一步提高X射線的聚焦強(qiáng)度。利用該裝置對(duì)SrCoO2.5薄膜樣品的瞬態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測(cè)，結(jié)果表明該裝置不僅可以用來分析樣品的超快動(dòng)力學(xué)行為，并且和KHz等小能量裝置相比對(duì)于不同的特殊應(yīng)用具有高度的靈活性。該裝置有望在物理、化學(xué)和生物領(lǐng)域的超快動(dòng)力學(xué)探測(cè)方面發(fā)揮重要作用。
▲ 在光泵浦下超快X射線衍射信號(hào)隨延時(shí)的變化
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(tuán)隊(duì)利用激光超快 X 射線源在成像和衍射應(yīng)用方面獲得的最新創(chuàng)新成果。
該項(xiàng)工作及相關(guān)研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金和中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)的支持。
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