研究人員在東京大學建立了新型的高頻激光設(shè)備。相干的極紫外光源可以前所未有的清晰度揭示生物或物理樣本的細節(jié)。它還可以研究與時間有關(guān)的現(xiàn)象，例如超快化學反應(yīng)。用于這種研究的現(xiàn)有設(shè)施必然需要巨大的粒子加速器，并且對許多研究人員而言是禁止的。這項新設(shè)施將極大地改善廣泛研究人員的訪問范圍。

您可能熟悉紫外線(X)和X射線。太陽發(fā)出的紫外線可以幫助您的身體產(chǎn)生維生素D，并使太陽能電池板產(chǎn)生能量，并且可以使用X射線對身體內(nèi)部進行成像以發(fā)現(xiàn)骨折或其他疾病。但是，除了這些方面之外，紫外線和X射線也是研究物理世界的重要工具。研究人員使用這些形式的光來揭示生物，化學和物理樣本的細節(jié)，例如其組成，結(jié)構(gòu)和行為。

相干的極紫外線(XUV)和柔和的X射線脈沖是兩種特別有用的光，它們對某些特定的化學反應(yīng)或生物過程等速效現(xiàn)象進行了最新的研究。這些都是具有精確控制參數(shù)的非常精確的光形式，類似于激光脈沖，這對于執(zhí)行良好的嚴格實驗至關(guān)重要。然而，如何制造這些光束存在一些缺點。

UTokyo for Photon Science and Technology和RIKEN Advanced Center for Center光子學。“鑒于這些設(shè)施的稀有性以及在那里進行實驗的費用，它給許多可能希望使用它們的人構(gòu)成了障礙。這促使我自己和東京大學和理研院的同事們創(chuàng)建了一種新的設(shè)施，我們希望它將可供更多研究人員使用。”

新的XUV光源設(shè)施比以前的任何設(shè)施都要小得多。它位于東京大學地下相對較小的實驗室內(nèi)。機器的大部分是一個5 x 2米的真空容器，里面裝有一個100米長的環(huán)或諧振器，在其下方存儲了大功率激光。在該線圈的兩個位置上有特殊的稀有氣體囊，它們會改變通過的激光器的特性。這樣就產(chǎn)生了XUV和軟X射線的兩個獨立光束，它們被投射到正在研究的樣品上。從樣品反射的光然后由高速成像傳感器讀取。

“我們的方法真正新穎的是，XUV和軟X射線脈沖非常短，但發(fā)生在兆赫茲或每秒數(shù)百萬個周期的非常高的頻率中，” Midorikawa說。“從角度看，在兆赫茲區(qū)域也使用同步加速器輻射脈沖的已建立的XUV設(shè)施具有更長的脈沖，不適合解決動態(tài)現(xiàn)象。而使用所謂的無X射線電子激光源的設(shè)施則具有短脈沖，但可以提供大約10赫茲至100赫茲的低頻率。因此，我們的工廠兼具兩全其美的優(yōu)勢，其優(yōu)點是體積小巧，運行成本低得多。”

這種新的XUV光源提供超短脈沖，可用于探測快速現(xiàn)象，而高頻則可用于研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和化學性質(zhì)。這是有可能的，這是由于在激光與氣體相互作用時會產(chǎn)生脈沖的過程。這被稱為高次諧波產(chǎn)生，也因為這個原因，該設(shè)備是同類設(shè)備中首個能夠產(chǎn)生多個XUV和軟X射線束的設(shè)備。

綠川說：“我在XUV的產(chǎn)生和應(yīng)用領(lǐng)域工作了30年。盡管高次諧波產(chǎn)生在該領(lǐng)域取得了突破，但對于許多應(yīng)用來說，產(chǎn)生效率和脈沖重復率仍然不足。” “當我向同事們提出該設(shè)施的構(gòu)想時，他們立即對此感興趣，我們能夠獲得適當?shù)念A(yù)算來完成它。我們都希望這將為材料科學家，化學家和生物學家們開展新的研究敞開大門。終于可以使用這個驚人而強大的調(diào)查工具。”