Физики предложили схему компактного рентгеновского лазера

Американские физики предложили схему компактного источника так называемого мягкого рентгеновского излучения. Статья ученых появилась в журнале Science, а ее краткое изложение приводят Nature News.

В основе работы источника так называемый эффект генерации гармоник высокого порядка. Суть его заключается в следующем: материал облучается когерентным пучком электромагнитного излучения (лазерным импульсом). Пучок поглощается, после чего материал испускает когерентное излучение с более короткой длиной волны.

Этот эффект был известен достаточно давно. Например, при облучении красным лазером кварцевого кристалла, он испускает когерентное излучение (правда, более тусклое) в ультрафиолетовом диапазоне. Также достаточно давно ученые полагали, что этот эффект можно использовать для создания компактных установок-источников коротковолнового электромагнитного излучения. Современные рентгеновские лазеры используют для работы огромные ускорители, которые себе может позволить далеко не каждая лаборатория.

Авторам новой работы удалось на практике продемонстрировать возможность применения этого эффекта. В качестве облучаемого материала выступал гелий под высоким давлением. В среднем прибор генерировал один рентгеновский фотон на 5000 инфракрасных (для работы исследователи использовали инфракрасный лазер).

По словам исследователей, эффективной работы установки им удалось добиться путем увеличения давления газа. Примечательно, что теоретические расчеты показывали, что увеличение давление должно негативно сказаться на качестве получаемого пучка. Этого, однако, не произошло. Ученые также смогли оценить примерную стоимость установки - она будет составлять около миллиона долларов.

Первый в мире жесткий рентгеновский лазер заработал в 2009 году. Он получил название линейный источник когерентного света (Linac Coherent Light Source или LCLS). Длина волны его излучения составляет 0,15 нанометра. Рентгеновские лазеры могут использоваться до изучения сверхбыстрых процессов, а также структур, недоступных из-за размера для анализа другими средствами. Например, в феврале 2011 года в Nature появилась статья, в которой была описана структура мембранных белков. Описание стало возможным только благодаря LCLS.