一种产生强烈X射线和伽马射线辐射的新方法

包括Skoltech科学家在内的国际研究人员发明了一种基于非线性康普顿散射产生强X射线和伽马射线辐射的新方法。他们的结果发表在Physical Review Letters上。

康普顿效应类似于打网球; 电子扮演球拍的角色，光子扮演球的角色。从快速电子球拍反射的光子获得额外的能量。它无法飞得更快 - 速度限制禁止这样做。但它很容易改变其波长。使用这个简单的游戏，研究人员可以将入射光子的波长从可见光范围转换为X射线和伽马射线。基于逆(线性)康普顿散射的硬光子源被广泛使用，并且通常由电子加速器和激光系统组成。这种光源的主要优点是可以产生窄带宽辐射。在这样的系统中，通过改变电子的能量可以容易地调节波长。

增加生成的X射线和伽马射线光子数量的最直接的方法是增加激光系统的强度。换句话说，激光辐射在空间中的封装越紧密(考虑到衍射很小)，激光光子和电子之间的散射事件就会越多。

在康普顿散射中增加激光辐射的功率导致相当大的光谱展宽。这是由于轻微的压力，它减慢了电子的速度。换句话说，网球拍虽然同时偏转了许多小网球，但却放慢了速度; 因此，偏转的球将获得更少的能量。问题是强大的激光辐射不是连续的，而是随着时间的推移而变化。强大的激光脉冲的强度首先缓慢增长，然后慢慢消失。因此，光压是不均匀的，并且电子的减速在不同的时刻是不同的，导致反射光子的不同能量。

包括Skoltech教授Sergey Rykovanov在内的科学团队发明了一种基于非线性Compton散射产生强烈单能X射线和γ射线辐射的新方法。

来自Skoltech计算与数据密集型科学与工程中心的教授谢尔盖·里科科诺夫说：“这种谱线展宽是寄生的，因为我们想得到一个窄带光子具有明确波长的光源。我们发明了一种非常简单的方法来消除强激光脉冲的寄生康普顿线展宽，并显着增加产生的X和伽马射线光子的数量。要做到这一点，必须仔细调整激光脉冲的频率(换句话说，啁啾它)，使其对应于每个时刻的激光脉冲强度。为了获得最佳效果，我们提出使用两个线性和相反啁啾的激光脉冲，它们以一定的延迟相互传播。在我看来，我们工作的美妙之处在于其简洁性。说实话，我们非常惊讶地发现一切都很顺利。“

新发明可以显着提高现代和未来同步加速器源的亮度，用于医学，核物理和材料科学的研究。