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產品簡介

使用桌面飛秒激光器與特殊設計的靶室，我們將脈寬小于100飛秒（fs）的桌面超快X射線脈沖——FemtoX帶進了中小型實驗室。同時可根據客戶應用需求，設計并提供整套解決方案與診斷裝置。

激光等離子體脈沖式超快X射線輻射源經過近二十年的發展，已經在眾多國際實驗室具有較為廣泛的應用，并展現出了超微、超亮、高信噪比和高穩定性的特點。在物質超快過程研究、精細分辨成像等方面具有重要的應用價值，加上其裝置的低成本優勢，已經成為同步輻射光源在超快領域的有效補充。

特別地，目前的第三代同步輻射，其時間分辨能力在百皮秒（ps）量級，無法用來研究發生在亞ps（sub-ps），甚至是飛秒時間尺度的快速變化過程，如化學鍵的斷開和鍵合、晶格的振動等。而原子運動導致的化學反應和相變，其時間尺度在亞ps（sub-ps）量級，傳統的超快光譜只能提供電子態躍遷的信息，無法得到瞬態變化的結構信息。而基于超快X射線的表征手段，如超快X射線衍射（UXRD）、超快X射線吸收譜（UXAS）等，則是更為有效的手段。由于飛秒激光器所輸出的激光脈沖具有超短（數十fs量級脈寬）、超強（單脈沖能量高）的特點，激光脈沖在與靶相互作用時，所產生的X射線脈寬與激光脈沖的脈寬相當，加上X射線和驅動激光之間天然的時間同步性，使FemtoX能夠用于泵浦探針實驗，獲得亞ps，甚至fs時間分辨的物質動態解析能力。

此外，FemtoX的源尺寸很大程度上取決于激光光斑的尺寸。目前系統中的激光光斑在5微米（μm）左右（FWHM），能夠獲得焦斑尺寸在10μm量級的X射線源。而由于其區別于傳統X射線管的X射線激發機制，在獲得小尺寸焦斑的同時，還能達到較高的X光輸出功率。這對在空間分辨率、空間相干性方面有較高要求的X射線透視成像、相稱成像等領域具有重要應用前景。

產品特點

• 短于百飛秒脈寬的Kα脈沖

• 優于10¹¹ph/s的光子通量

• 10μm量級的光源焦斑

• 射線防護的腔室設計

• 完備的精細調節裝置

• 靈活的光學組件耦合

性能參數

*可根據客戶自有激光設備提供集成解決方案，但需經過技術參數確認；

**實際指標和激光器參數、靶材類型相關，使用銅靶可獲得的通量為6 X 10¹¹ph/s（2π立體角）；

***實際指標和所選多層膜鏡片型號參數相關；

圖一 FemtoX靶室實物圖（左）和光路示意圖（右）；

典型應用方向：

A、超微 X 射線源靜態成像：空間分辨優于2μm，可用于相襯成像、雙色透視成像、低劑量成像等。

圖二利用FemtoX獲得的（a）蝦的成像圖、（b）紅色虛線上X射線的強度分布、（c）魚的成像圖；

圖三 采用Ag靶獲得的（a）鼠尾成像圖，左上角的網格標尺為1cm；（b）采用團簇靶獲得的蜘蛛相襯成像結果。

B、超快 X 射線動態衍射：時間分辨 0.05-1ps，結構變化解析能力0.01 ?。

圖四激光脈沖泵浦--超快X射線探針的診斷裝置光路圖示例（上）、

SrRuO₃/SrTiO₃超晶格聲子振蕩曲線（時間分辨~150fs）（下）。

C、超快 X 射線動態吸收譜學：時間分辨0.1-1ps，結構變化解析能力0.01?。

圖五色散型超快X射線吸收譜儀裝置示意圖（上）；

紫外光激發前（-20ps）、后（+25ps）Fe(III)(C₂O₄)₃^3-氧化還原光化學反應的中間體結構演化EXAFS譜（下）。

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

D、超快 X 射線時間動態成像：時間分辨0.05-1ps，空間分辨優于3μm。

圖六利用激光驅動的高能Betatron輻射進行超快 X 射線時間動態成像