最强大X射线激光器LCLS继升级后完成首次发射

摘要:

据外媒报道,科学家们近期升级了世界上最强大的X射线激光器并获得了第一批光。线性加速器相干光源(LCLS)通过强烈的X射线爆炸来拍摄单个原子和分子,现在它的第二阶段操作已经开始。LCLS被称为硬X射线自由电子激光器(XFEL),这是一种跨越数公里的仪器,而这可以比以往的任何一台仪器都要能更详细地将最小的物体成像。

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为了做到这一点,该机器加速了电子束并引导它们通过一个波动器。在此过程中,它们会释放出X射线,它们可以被放大并用于各种实验。

这些爆炸只能持续飞秒--十亿分之一秒--所以它们可以捕捉在难以置信的快时间尺度上发生的事件。

自2009年第一次点火之后,LCLS已经被用于将病毒成像、复制恒星中心的条件、触发分子级联触发事件、将水煮至怪异的新等离子状态、

创造可能会落在像天王星和海王星等行星的“钻石雨”等等。

现在是时候升级了。第二阶段(LCLS-II)将能让X射线的功率加倍并产生更多的脉冲。最初阶段每秒可处理120个X射线脉冲,但ICLS-II却将把这个数字提高到每秒100万个脉冲。

想要实现这个目标需要一个全新的波动器。原来的磁铁被移除,被两个由数千个磁铁组成的新系统取代。这将能使电子束扭曲出几吨的力,而与此同时不会让周围的结构移动超过百分之一根头发的宽度。

通过使用这些新的波动系统,科学家们将能比以前更精确地微调磁铁之间的空间,这将允许他们调整产生的X射线的波长。

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新系统现在已初见成效。7月17日,该团队从现有的加速器中发射了一束射线到新的波动器中,其成功地产生了X射线,并且通过对系统进行微调还达到了全X射线激光的性能。

然而这只是LCLS-II的第一步,其余的升级将在未来两年内完成。随着新的波动器,一个全新的加速器也正在建造中。这将使用低温超导技术使电子以几乎光速运动。

在接下来的几个星期里,工作人员将在一系列光学器件上进行测试,这些光学器件将根据需要进行的具体实验来调整X射线。此后,在接下来的6个月里,它将进行80多个这样的实验。其研究的首个目标将会是SARS-CoV-2病毒。

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