MAX IV 研究人员利用应变控制超快光学中的回波
在NanoMAX光束线上进行tele-ptychography的实验装置。Credit: Angel Rodriguez-Fernandez
MAX IV 的研究人员在 NanoMAX 成像光束线上使用基于相干 X 射线的tele-ptychography技术测量了硅晶体产生的回波。他们的研究结果表明，应变可用于调整回波的时间延迟，这是定制超快X射线光学器件的重要步骤。
“使用相干 X 射线来可视化回波是一个新的尝试。这是它第一次用于此目的，但是，该技术本身并不新鲜。”MAX IV 光束线科学家兼项目负责人 Dina Carbone 说。
回波是平行的、单色的 X 射线束，它在时间延迟后从完美晶体的衍射中出现，通常用于超快光学系统。动态衍射效应会产生回波。
2019年，Dina Carbone和Angel Rodriguez-Fernandez在NanoMAX进行首次实验。Credit: Angel Rodriguez-Fernandez
Carbone 解释说，回波很难观察到，因为它们彼此靠近——仅相距几微米——并且在存在应变的情况下显得更近。“我们知道使用这种新的特殊方法有可能看到它们。这也将是一个相当大的挑战，因为我们必须在 NanoMAX 上建立一个临时的光路配置。PSI [Paul Scherrer Institute] 团队的经验非常重要。”
相位的变化
研究人员使用了数块100 微米厚的硅 (Si) 片，并在查尔姆斯大学将纳米压痕施加到其中一个晶片上，以产生局部应变场。在NanoMAX 光束线上使用了会产生动态衍射波前的特殊倒置显微技术-tele-ptychography测量了的样品。该小组观察了适度应变的波前变化，并推断出如何使用应变来调整来自 Si 晶体的回波的时间延迟。模拟和实验表明，应变的存在加速了回波。
“通过控制应变，我们既可以减慢回声，也可以使它们更快，”现任德国欧洲 XFEL仪器科学家、该研究的主要作者 Angel Rodriguez-Fernandez 说，“这非常有趣，意味着我们可以创建应变层，获得用于飞秒应用的回波Channel cut。”
现在，回波被用于x射线自由电子激光器(XFELs)，以产生自种子的单色辐射。
NanoMAX 研究有助于我们了解动态衍射效应如何在应变和完美的晶体中发生，并拓宽了使用回波开发新X射线光学器件的潜力。该研究小组目前正在研究动态效应如何与不完美的晶体关联，并在此过程中改进用于使用相干X射线成像技术研究材料的分析工具。
参考文献：
Angel Rodriguez-Fernandez, Ana Diaz, Anand H. S. Iyer, Mariana Verezhak, Klaus Wakonig, Magnus H. Colliander, and Dina Carbone. Imaging Ultrafast Dynamical Diffraction Wave Fronts in Strained Si with Coherent X Rays, Phys. Rev. Lett. 127, 157402 (2021). DOI: 10.1103/PhysRevLett.127.157402
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