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    桌面超快激光等离子体X射线动态诊断装置

    • 品牌TOP-UNISTAR
    • 型号FemtoX-II
    • 产地

    产品简介    使用桌面飞秒激光器与特殊设计的靶室,我们将脉宽小于100飞秒(fs)的桌面超快X射线脉冲——FemtoX带进了中小型实验室。同时可根据客户应用需求,设计并提供整套解决方案与诊断装置。    激光等离子体脉冲式超快X射线辐射源经过近二十年的发展,已经在众多国际实验室具有较为广泛的应用,并展现出了超微、超亮、高信噪比和高稳定性的特点。在物质超快过

    1. 基本信息
    2. 技术参数
    3. 应用案例
    4. 资料/文献

    产品简介

        使用桌面飞秒激光器与特殊设计的靶室,我们将脉宽小于100飞秒(fs)的桌面超快X射线脉冲——FemtoX带进了中小型实验室。同时可根据客户应用需求,设计并提供整套解决方案与诊断装置。

        激光等离子体脉冲式超快X射线辐射源经过近二十年的发展,已经在众多国际实验室具有较为广泛的应用,并展现出了超微、超亮、高信噪比和高稳定性的特点。在物质超快过程研究、精细分辨成像等方面具有重要的应用价值,加上其装置的低成本优势,已经成为同步辐射光源在超快领域的有效补充。

        特别地,目前的第三代同步辐射,其时间分辨能力在百皮秒(ps)量级,无法用来研究发生在亚ps(sub-ps),甚至是飞秒时间尺度的快速变化过程,如化学键的断开和键合、晶格的振动等。而原子运动导致的化学反应和相变,其时间尺度在亚ps(sub-ps)量级,传统的超快光谱只能提供电子态跃迁的信息,无法得到瞬态变化的结构信息。而基于超快X射线的表征手段,如超快X射线衍射(UXRD)、超快X射线吸收谱(UXAS)等,则是更为有效的手段。由于飞秒激光器所输出的激光脉冲具有超短(数十fs量级脉宽)、超强(单脉冲能量高)的特点,激光脉冲在与靶相互作用时,所产生的X射线脉宽与激光脉冲的脉宽相当,加上X射线和驱动激光之间天然的时间同步性,使FemtoX能够用于泵浦探针实验,获得亚ps,甚至fs时间分辨的物质动态解析能力。

        此外,FemtoX的源尺寸很大程度上取决于激光光斑的尺寸。目前系统中的激光光斑在5微米(µm)左右(FWHM),能够获得焦斑尺寸在10µm量级的X射线源。而由于其区别于传统X射线管的X射线激发机制,在获得小尺寸焦斑的同时,还能达到较高的X光输出功率。这对在空间分辨率、空间相干性方面有较高要求的X射线透视成像、相称成像等领域具有重要应用前景。


    产品特点

    • 短于百飞秒脉宽的Kα脉冲

    • 优于1011ph/s的光子通量

    • 10µm量级的光源焦斑

    • 射线防护的腔室设计

    • 完备的精细调节装置

    • 灵活的光学组件耦合



    标签:   X射线源 飞秒激光 千赫兹 X-Ray

    性能参数

    激光器*


    脉冲能量

    4mJ

    20mJ

    重频

    3kHz

    1kHz

    脉宽

    <100fs

    光斑(FWHM)

    ~5µm

    激光强度

    ~1018 W/cm²


    X射线源


    靶材

    CuMoAg等多种靶材可选

    脉宽

    <100fs

    光子通量**

    >1011ph/s

    X射线源尺寸***

    ~10 µm (FWHM)


    光学组件耦合(多层膜)


    样品处焦斑***

    ~100µmFWHM

    样品处的Ka光子通量***

    ~108 ph/s



    无光学组件耦合(成像应用)


    最小工作距离(SOD

    3cm

    束角

    40o

    *可根据客户自有激光设备提供集成解决方案,但需经过技术参数确认;

    **实际指标和激光器参数、靶材类型相关,使用铜靶可获得的通量为6 X 1011ph/s2π立体角);

    ***实际指标和所选多层膜镜片型号参数相关;


    桌面超快激光等离子体X射线动态诊断装置-靶室实物图    北京众星联恒科技有限公司

    图一 FemtoX靶室实物图(左)和光路示意图(右);




    标签:   X射线源 飞秒激光 千赫兹 X-Ray

    典型应用方向:

    A、超微 X 射线源静态成像:空间分辨优于2µm,可用于相衬成像、双色透视成像、低剂量成像等。



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    图二 利用FemtoX获得的(a)虾的成像图、(b)红色虚线上X射线的强度分布、(c)鱼的成像图;

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    图三 采用Ag靶获得的(a)鼠尾成像图,左上角的网格标尺为1cm;(b)采用团簇靶获得的蜘蛛相衬成像结果。

    B、超快 X 射线动态衍射:时间分辨 0.05-1ps,结构变化解析能力0.01 Å。

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    图四 激光脉冲泵浦--超快X射线探针的诊断装置光路图示例(上)、

    SrRuO3/SrTiO3 超晶格声子振荡曲线(时间分辨~150fs)(下)。

       

    C、超快 X 射线动态吸收谱学:时间分辨0.1-1ps,结构变化解析能力0.01Å。


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    图五 色散型超快X射线吸收谱仪装置示意图(上);

    紫外光激发前(-20ps)、后(+25psFe(III)(C2O4)33-氧化还原光化学反应的中间体结构演化EXAFS谱(下)。

    (摘自J. Phys. Chem. A 111, 9326–9335 (2007)

     

    D、超快 X 射线时间动态成像:时间分辨0.05-1ps,空间分辨优于3µm

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    图六 利用激光驱动的高能Betatron辐射进行超快 X 射线时间动态成像




    标签:   X射线源 飞秒激光 千赫兹 X-Ray
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