【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近期，中國科學院上海光學精密機械研究所超強激光科學與技術全國重點實驗室，與中國工程物理研究院激光聚變研究中心等單位，在超強超短激光驅動的高亮度Betatron X射線源研究中取得重要進展。實驗室的研究團隊依托上海超強超短激光實驗裝置(SULF)拍瓦重頻激光系統(tǒng)，成功驅動產(chǎn)生了高亮度Betatron X射線源。相關成果以“High-brightness betatron X-ray source driven by SULF-1 PW laser”為題發(fā)表在High Power Laser Science and Engineering期刊上。
 

　　圖1. 拍瓦重頻激光驅動產(chǎn)生高亮度Betatron X射線源：(a) 實驗裝置布局示意圖；(b) 輻射源性能特征；(c) 典型成像應用示例。

 

　　隨著激光尾場電子加速器技術的不斷發(fā)展，尤其在小型化和穩(wěn)定化方面的進展，基于該技術的臺式X射線輻射源展現(xiàn)出了巨大的應用潛力。研究團隊利用SULF-1 PW超強超短激光裝置成功產(chǎn)生了具有微米級光源尺寸、飛秒級脈沖寬度以及毫弧度級發(fā)散角的Betatron輻射。該輻射的能譜范圍覆蓋數(shù)十keV以上，為高對比度成像和超快過程探測提供了革命性的工具。
 

　　圖2. Betatron X射線光源的性能對比：與其他激光裝置驅動X射線源在峰值亮度、光子數(shù)和臨界能量上的比較

 

　　實驗結果表明，該Betatron X射線源的臨界能量達到22±5 keV，單次X射線通量在5-30 keV能段內(nèi)高達4×109光子/發(fā)，峰值亮度突破1.0×1023 photons·s-1·mm-2·mrad-2·0.1%BW-1，已接近第三代同步輻射光源的性能。與傳統(tǒng)大型加速器光源相比，這種激光驅動的臺式化方案不僅具有超高亮度，還具備超快時間分辨率，為材料科學、生命科學等領域的微觀動態(tài)研究開辟了全新的發(fā)展方向。
 

　　相關工作得到國家自然科學基金、中國科學院基礎研究青年科學家項目、中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項B類、上海市學術帶頭人計劃、科技部國家重點實驗室專項以及中國科學院青年創(chuàng)新促進會等基金支持。