桌面高能微型化X射線光源系統問世

　　據美國物理學家組織網10月25日（北京時間）報道，一國際研究小組開發出一種微型同步加速高能X射線光源系統，其能效和質量可與世界上某些最大的X光源設備媲美，這種微型化的廉價高質量X射線光源將有著廣泛應用前景。相關研究論文刊登在10月24日的《自然·物理學》雜志上。

　　新設備由英國倫敦帝國學院、美國密歇根州立大學和葡萄牙里斯本大學高等技術學院的科學家共同研制，能在桌面上實現當前巨大激光設備的多項功能。他們的縮微系統采用了一種微型氦氣噴氣機和一種高能激光，是一種只有鉛筆粗細的超短波高能空間相干X射線光束。

　　論文第一作者、倫敦帝國學院物理系的斯蒂凡·柯耐普博士說，我們在產生更加簡潔廉價的高能高質X射線方面邁出了第一步。用相對簡單的系統，在幾毫米范圍內產生的高質量X射線光束，能和幾百米長的同步加速器產生的光束媲美。盡管我們的技術目前還不能與世界上少數幾個大型的X射線源直接競爭，但對于當前某些難以辦到的檢測來說，它提供了一種重要的應用手段。

　　新系統產生的X射線具有極短脈沖長度。它們能從一個約1微米的空間小點產生，這會導致一個狹窄的X光束，使研究人員能清楚地看到目標物的細節。這些特性是其他X光源不具備的，超短脈沖使研究人員能以毫微微秒（千萬億分之一秒）的解析度測量原子和分子的互相反應。

　　新型X射線系統發出稱為HERCULES的超高能激光束，進入氦氣噴氣機生成一個微小的等離子氦柱，激光脈沖在這個等離子內部，生成一個被帶負電荷的電子包圍的帶正電的氦離子泡。

　　由于這種電荷分離，等離子泡具有強大的電場，不僅能促使等離子體重的某些電子形成能量束，還能使光速“扭動”。當電子束扭動它產生的峰值共振X射線光束時，就能夠在實驗中進行測量。

　　這一過程跟其他同步加速光源中所發生的過程相似，但是在一個微觀領域內產生。整個桌面X射線源裝在一個邊長約1米的真空箱里，加速和X射線的產生在不足一平方厘米范圍內。這種微型化導致更加廉價高質量的X射線光源，也將帶來超短高耀度的屬性。

　　研究人員稱，像這樣的系統有很多用途，比如使用高能X射線，它最終能極大地提高醫學圖像的解析度，也能更容易地檢測機翼接合有沒有微縫隙，還能用于開發特殊科學應用，X射線的超短脈沖可在極短時間內研究“結冰”運動。