[发明专利]一种阿秒X-射线脉冲的测量方法及其应用有效

专利信息
申请号: 201110416546.1 申请日: 2011-12-14
公开(公告)号: CN102538987A 公开(公告)日: 2012-07-04
发明(设计)人: 葛愉成 申请(专利权)人: 北京大学
主分类号: G01J11/00 分类号: G01J11/00
代理公司: 北京万象新悦知识产权代理事务所(普通合伙) 11360 代理人: 张肖琪
地址: 100871*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 射线 脉冲 测量方法 及其 应用
【说明书】:

技术领域

发明属于超快光学,具体涉及一种阿秒X-射线脉冲的测量方法及其应用。

背景技术

为了研究化学反应、原子分子发光等超快速过程中电子态的时间演化过程,需要能量越来越高、时间宽度越来越短、能量单色性越来越好的光脉冲如阿秒(10-18秒)X-射线脉冲作为激发和探测手段。但是,传统的测量脉冲的示波器等仪器受响应速度的限制,测量极限只能达到10-10秒。如何快速、精确地测量超短的光脉冲具体细致的时间结构,一直是科学界的一个挑战。迄今为止,已经发展出了几种测量阿秒脉冲的时间宽度和重建脉冲形状的方法,如阿秒光谱相位干涉直接电场重建法SPIDER和阿秒频率分辨光学快门法FROG。然而,这些方法都是从传统的光学测量方法演变而来的,不仅需要当代最先进的实验装置,而且需要十分复杂的分析计算方法和实验数据拟合过程。

发明内容

为了推动阿秒计量学的发展,需要一种精确地测量阿秒X-射线脉冲的方法,为此采用一种直接、快速的基于光电子能谱变换方程的解析性方法,利用激光辅助X-射线气体电离技术,精确地测量阿秒脉冲。

本发明的一个目的在于提出一种阿秒X-射线脉冲的测量方法。

本发明的阿秒X-射线脉冲的测量方法在平行于激光线性极化方向θ=0°测量得到的光电子能谱包括以下步骤:

1)阿秒X-射线脉冲与线性极化的激光脉冲在时间和空间上进行交叉关联;

2)阿秒X-射线脉冲和激光脉冲经反射镜反射,经过氢气或惰性气体,激发氢原子或惰性原子产生光电子;

3)平行于激光线性极化方向θ=0°出射的光电子被探测器探测,得到由阿秒X-射线脉冲和激光脉冲共同激发、在t时刻产生、θ=0°方向上飞出的光电子的能量W(t);

4)X-射线和激光脉冲共同激发、在t时刻产生、θ=0°方向上飞出的光电子的能量W(t)满足下式:

W(t)=W0+2UpF2(t)sin2(ωLt+Φ)]]>

+8UpW0F(t)sin(ωLt+Φ)---(1)]]>

其中,W0=ωX-Ip为光电子的初动能,而ωX和Ip分别为窄带X-射线脉冲的中心能量及气体原子或分子的电离能,为光电子的质动能;I为激光峰值功率密度,ωL为激光角频率,Ф为激光脉冲载波-包络相位,F(t)为幅度为1的高斯形脉冲包络函数,从式(1)可以推出,对于测量得到的能量为W的光电子的产生时刻t满足下式:

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