發(fā)布時(shí)間：2020-04-20 11:53:23 點(diǎn)擊：5559
X射線激光光源是受激輻射式光頻放大器(激光)可產(chǎn)生相干、共線
、強(qiáng)度極高的單色光。在
X射線至紫外光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的激光由于用途廣泛 ，目前研究
、發(fā)展迅速
。
原子中處于基態(tài)的電子在吸收波長(zhǎng)為λ的光子能量后
，將躍遷到一能級(jí)較高的軌道。通常受激電子會(huì)立即自發(fā)地返回到基態(tài)
，并輻射出波長(zhǎng)相同的光子
。但也會(huì)出現(xiàn)電子落人中間態(tài)
(亞穩(wěn)態(tài))的情況，在此中間態(tài) ，電子自發(fā)躍遷到基態(tài)的概率很小
，從而使得這些電子陷落于此中間態(tài)中。波長(zhǎng)為λ的激發(fā)輻射不斷將電子提升到這種亞穩(wěn)態(tài)
，并將最終導(dǎo)致總體逆轉(zhuǎn)，出現(xiàn)處于亞穩(wěn)態(tài)的電子多于基態(tài)電子的現(xiàn)象
。每個(gè)原子中僅有一個(gè)特定電子經(jīng)受這種轉(zhuǎn)換
。
X射線激光光源發(fā)射光譜
在一定條件下，處于亞穩(wěn)態(tài)的電子會(huì)向基態(tài)躍遷 ，并輻射出能量
，其對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為λ。
(1,<入) 。這一轉(zhuǎn)換可以由波長(zhǎng)為λ。的 輻射受激產(chǎn)生
。該輻射不能被吸收
。當(dāng)一個(gè)亞穩(wěn)態(tài)原子回復(fù)基態(tài)，其輻射能量將立郎激發(fā)其他亞穩(wěn)態(tài)原子衰變
，產(chǎn)生波長(zhǎng)為λ。的強(qiáng)輻射
。此即我們所想要得到的能量輻射
-激光。
產(chǎn)生X射線激光的困難主要有兩點(diǎn):一是隨著從亞穩(wěn)態(tài)到基態(tài)能量間隔的增加，相應(yīng)的狀態(tài)壽命減少，從而很難保持其總體逆轉(zhuǎn)性能
;二是很難實(shí)現(xiàn)激光X射線的反射。
軟X射線激光處于4~40nm范圍，在光譜學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用較少。但現(xiàn)階段的技術(shù)已可以將用作原始激發(fā)源的激光脈沖能量的大約百分之幾轉(zhuǎn)換成非相干X射線。將可利用的光譜范圍從軟X射線擴(kuò)展到硬X射線，應(yīng)用于X射線衍射和吸收光譜。
利用超短脈沖激光和高次諧波發(fā)生器是發(fā)展實(shí)驗(yàn)室型相干X射線源的途徑之一，目前可以達(dá)到2.3~4.4nm的波長(zhǎng)范圍。由激光等離子體也可以產(chǎn)生硬X射線，例如Si、Ti、Cu的特征X射線等。因此我們期待X射線激光能在不遠(yuǎn)的將來(lái)取得顯著進(jìn)展，以期在X射線光譜領(lǐng)域獲得較大應(yīng)用，較大程度地改善XRF的檢出限和靈敏度。
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