X射線雷射器

X射線雷射器是一種高亮度、短波長相干光源並可以短脈衝方式運行的雷射器，它在需要高時空分辨的微觀快過程的研究領域有著廣闊的套用前景。

目前實驗室研製的都是軟X射線雷射器。X射線雷射器是目前已研製出的波長最短的雷射器，也是相應波段亮度最大的相干光源。

中文名稱	X射線雷射器
英文名稱	X-ray laser
定　　義	輸出波長在X射線波段的雷射器。
套用學科	機械工程（一級學科），光學儀器（二級學科），雷射器件和雷射設備-雷射器名稱（三級學科）

基本介紹

• 中文名：X射線雷射器
• 外文名：X-ray laser
• 學科：雷射物理
• 組成結構：驅動源、工作物質、諧振腔
• 套用領域：微電子學、化學、原子物理學
• 特點：波長最短

X雷射的產生

用於X射線雷射器的泵浦源主要是高功率雷射器。線聚焦強雷射打到靶上，沿著焦線方向形成高溫電漿柱。在一定條件下，電漿柱中特定離子的某兩個能級(雷射發射的上下能級)可形成粒子數反轉，所發射的X射線在沿著電漿柱傳播過程中被放大形成X射線雷射。

組成

X射線雷射器和普通雷射器類似，可由驅動源、工作物質和諧振腔三部分組成。驅動源是高功率雷射器、高壓放電裝置甚至核裝置等能向工作物質饋送能量的激勵裝置，目前普遍採用的是高功率雷射器。工作物質是驅動源產生的電漿，所以這種雷射也稱為電漿X射線雷射。軟X射線雷射的光腔由多層膜X射線反射鏡、多層膜輸出耦合(分光)鏡和工作物質組成。由於X射線波長很短，工作物質是高溫高密度的電漿，在這種環境條件下光學器件很容易被破壞，加之在電漿中維持增益係數足夠大的時間(壽命)短，因此多程放大的機會小，通常採用單程放大(放大的自發輻射)。

套用

生物活細胞的雷射成像是X射線雷射的重要套用領域.它不需要像套用電子顯微鏡那樣的樣品製備過程，也不受樣品活動的影響，並且在樣品受到損傷之前就可完成成像過程。因此，採用波長在水窗附近(～ 4.4nm)的X射線雷射作光源的X射線顯微鏡就可獲得活細胞組織的圖像，採用X射線雷射全息術還可得到三維全息圖，這對生物學、醫學和生命科學的研究都具有重要意義。這項技術正被用於研究DNA在精子細胞內的排列。

X射線雷射作雷射探針用來診斷雷射產生的高溫電漿內部，特別是臨界面附近的密度分布將是X射線雷射另一重要套用。這將為雷射與物質相互作用的研究，特別是慣性約束聚變靶物理研究提供有效的診斷手段。

此外，材料科學、微電子學、化學、原子物理學以及精密加工等也都是X射線雷射有希望的套用領域。目前，受到X射線雷射器發展水平的限制，其套用的研究剛剛開始.隨著X射線雷射器性能的改進和費用的降低，特別是小型台式X射線雷射器研製的成功，X射線雷射必將在科學技術發展中發揮越來越大的作用。

科研人員評價

美國加利福尼亞州實驗室發明了世界最大功率的X射線雷射器，雷射器所產生的電能超過一個小國家全國的全部電能。雷射器的X射線可聚焦在人類頭髮的1/30的一個點上；還可短時間將一片金屬箔加熱至200萬攝氏度，使它成為地球上溫度最高的物質，這種溫度和壓力僅存於恆星內部。

英國牛津大學科學家與美國加利福尼亞州實驗室研究人員共同參與“直線加速器相干光源”實驗(LCLS)，並開發了世界上功率最大的X射線雷射器。牛津大學物理系博士山姆·溫科表示：“製成高溫密集的物質是相當重要，它有助我們了解存在於恆星內部以及太陽系內外的巨大行星中心的排序條件。‘直線加速器相干光源’X射線雷射器確實是一部了不起的機器，它幫助我們製成和觀察某些熱等離子(帶電氣體)，熱等離子用於多種領域如物質科技和生物研究領域。”