高效激光激励的3千安X射线源：用于光学相互作用研究的突破

激光激励的3千安X射线源是一种创新的高功率脉冲X射线发生装置，它利用掺钕钇铝石榴石作为核心元件，通过每秒10个激光脉冲的激发来产生X射线。这种X射线源的主要特点是峰值功率高且与激光同步，这使得它非常适合于研究X射线光学相互作用，特别是那些需要极高功率和同步性的工作场景。 其基本结构极其简洁，核心部分是一根充电至4万伏的1米长、阻值为3欧的同轴传输线。当这个传输线充电时，它能够输出宽度约为20毫微秒的脉冲，峰值电流达到了惊人的3千安。这一电流水平对于许多实验来说是理想的选择，因为它提供了足够的能量来进行精确的实验控制。 根据初步的简单分析，如果将传输线的电阻降低到1欧，并提升电压至6万伏，理论上可以进一步提升峰值电流到大约1.6万安。这种可调参数的设计使得科学家可以根据具体需求优化设备性能。 与传统的X射线源相比，该激光激励源采用了不同的工作原理。例如，帕斯纳之前的脉冲X射线管依赖于光电效应产生电子流，但电流较小；而齐格勒等人提出的光电倍增管方式电流也有限。在我们的设备中，通过聚焦兆瓦级激光在金属阴极上，形成等离子体并抽取电子，从而实现高达数千安培的电流，这得益于雪崩过程，即电子释放正离子后回流到阴极，形成更大的电子释放。 与基于场致发射的器件不同，该设备采用低电压操作，使得靶能有效地产生特征Ka辐射，同时减少韧致辐射带来的干扰。这使得它的X射线谱特性接近于常规的低电流、低电压直流电源产生的光谱，这对于现有成熟X射线技术的运用非常有利。 激光激励的3千安X射线源因其高功率、同步性和易于操作的特点，正在逐渐成为科研领域中一个重要的工具，尤其是在需要高强度X射线研究的领域，如材料科学、生物学和医学成像等领域。随着技术的不断改进，未来有可能看到更高电流和性能的X射线源的出现。