[发明专利]一种阿秒X-射线脉冲的测量方法及其应用

摘要

本发明公开了一种阿秒X-射线脉冲的测量方法及其应用。本发明的方法利用参数化的计算公式确定每个测量得到的光电子的相关相位，利用解析性的光电子能谱解谱技术，一步重建脉冲的形状和具体的时间结构。本发明的方法不需要大量的光电子能谱的时间分辨测量，也不需要的冗长的迭代计算和实验数据拟合过程，能从每个测量得到的光电子能谱重建出阿秒X-射线脉冲的时域特性。用参数化公式从脉冲的能量带宽值计算脉冲测量结果的时间不确定性。由于变换方程建立了阿秒脉冲时间特性、重要的激光参数(峰值强度、电场包络形状、相位、载波-包络相位等)、原子或分子的电离能、光电子能谱之间的直接联系，可以用它从各个已知参数值计算出未知的参量。

主权项

1.一种阿秒X-射线脉冲的测量方法，其特征在于，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＝ω_X-I_p为光电子的初动能，而ω_X和I_p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，ω_L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：sin(ωLt+Φ)=W-ωX-Ip2UpF(t)---(2)]]>用此式计算阿秒X-射线脉冲强度分布的时间参数t的值；5)阿秒X-射线脉冲的强度随时间分布函数f(t)满足下式：f(t)=μdW(t)dtn(W)---(3)]]>其中，n(W)为测量得到的光电子能谱，它是单位能量内测量得到的光电子数，导数项dW(t)/dt从式(1)计算，系数μ取值为1，再经过归一化处理，就得到了阿秒X-射线脉冲的波形。