سلام پرتوکار

پرتوهای ایکس به لیزر تبدیل می شوند

برای اولین بار یک تیم تحقیقاتی اتریشی- آلمانی منبعی از اشعه های ایکس همدوس در حد کیلوالکترون ولت را نشان داد که کاربردهای فوق العاده ای را نوید می دهد.. . پرتونگاران و زیست شناسان -- از زمان کشف لیزر -- همواره این رؤیا را در سر می پروراندند که بتوانند از یک منبع آزمایشگاهی فشرده پرتوهای ایکس را مانند یک پرتوی لیزر در یک جهت ساطع نمایند. چنین منبعی اجازه خواهد داد تصاویر اشعه ایکس با وضوح بسیار بالاتر وسطوح دوز بسیار کمتری ثبت شود، تشخیص زود هنگام سرطان را ممکن ساخته  و موارد در معرض خطر به طرز چشمگیری کاهش می یابد. میکروسکوپ مجهز با این منبع اندازه نانومتری مولکولهای زیستی را در محیط  طبیعی داخل بدن قابل مشاهده خواهد ساخت،چندین سال پیش، تحقق این امر تنها در رویا ممکن بود ، اما آزمایش گزارش شده با همکاری اتریش - آلمان به رهبری Ferenc Krausz نشان می دهد که روشی برای تحقق بخشیدن به این رویا وجود دارد. محققان در دانشگاه صنعتی وین، دانشگاه Würzburg، دانشگاه مونیخ و انستیتو کوانتوم اپتیک ماکس پلانک،در آزمایشی در وین ، با بودجه دولتی صندوق علوم اتریش، ساخت اولین منبع لیزر مانند پرتوهای ایکس را در طول موج 1 نانومتر با دستگاه آزمایشگاهی جمع و جور اثبات کردند. رنگ نور به وسیله طول یک سیکل موج الکترومغناطیسی محاسبه می گردد (به آن طول موج گفته می شود). چشم ما نور قرمز را با طول موج حدود 700 نانومتر ونور بنفش را در طول موج 400 نانومترمی بیند. نور با طول موج کوتاه تر(نوراشعه فرابنفش) نامرئی است، و با سیکل موج کوتاه تر از 1 نانومتر، اشعه ایکس ایجاد می شود.

تیم اتریشی _آلمانی با متمرکز نمودن توالی شدیدی از تابش مافوق کوتاه  نور قرمز به روی اتمهای گاز هلیم، نور لیزر 700 نانومتری را به موج 1 نانومتری اشعه ایکس( به وسیله اتم برانگیخته ساطع شده) تبدیل کردند. میدان لیزری قوی باعث می شود بار منفی ابر الکترونی بتواند در اطراف بار مثبت هسته اتم نوسانات غول پیکری انجام دهد، در نتیجه اتم به آنتن تبدیل می شود. با توجه به دامنه بزرگ نوساناتشان، این امواج تابشی تنها در طول موج لیزر محرک (700 نانومتر) نیستند، بلکه در طول موج های کوتاه تری قرار دارند. از آنجا که در بیشتر زمانها آنتن ها هم فاز هستند، آنها نیز مدتی امواج ساطع شونده خود را نگه می دارند. ممکن است این امواج "اتمی" کوچک فوق العاده ضعیف باشند،با این حال چون همه آنها در یک زمان نوسان اضافه می شوند تا با شدت قابل توجه در شعاع بسیار مستقیم و موازی با لیزر برخورد کنند می توانند امواج اشعه ایکس را ایجاد کنند .

پدیده ای که در بالا توضیح داده شده است پدیده تازه ای نیست. این روش از  یک روش استاندارد و متداول برای تولید لیزر آمده که شبیه اشعه ماوراء بنفش شدیدی  است که طول موج آن به 10 نانومتر کاهش یافته است. همواره ثابت شده که پیشبرد این فناوری به سوی ایجاد طول موجهای کوتاه تر بسیار دشواراست زیرا اتم نیازمند به نور لیزر با شدت بیشتری است ،در حالیکه این شدت بیشتر باعث متلاشی شدن اتم میشود. آنچه باعث می شود وضعیت بدتر از این شود ، شکسته شدن الکترون های آزاد اتم توسط میدان قوی لیزر است که مانع تشکیل شدن امواج تشدید شده از امواج اتمی ضعیف خواهد شد.
تیم مونیخ به وسیله  تحت تابش قرار دادن اتمها با کوتاه ترین شدت پالس لیزر جهان به این مسئله غلبه یافتند،فقط به مدت 5 میلیونیم از هزار میلیونیم ثانیه(معادل 5 femtoseconds). این پالس به طور ناگهانی با اتم برخورد می کند که اتم مدتی برای  متلاشی شدن قبل از ساطع کردن متوالی اشعه ایکس ندارد. با بهره مندی از این زمان بسیار کوتاه، محققان نه تنها موفق به شکستن سد نانومتری شده اند، بلکه منبعی از اشعه ایکس متوالی را ایجاد نمودند که ممکن است، برای اولین بار  از 1/0فمتو ثانیه کوتاهتر باشد. در حال حاضر، پرتوی اشعه ایکس تولید شده با منبع جدید، برای بکارگیری در برنامه های کاربردی ضعیف است، اما تیم تحقیقاتی مطمئن است که پیشرفتهای فنی  در این ضمینه خواهد داشت. وقتی این اتفاق رخ دهد، این مقاله تحقیقاتی دریچه ای خواهد گشود تا چشم انداز جدیدی را در رشته های مختلف فیزیک، زیست شناسی و علم مواد به وجود آورد.

کار گروهی:

J. Seres, E. Seres, AJ Verhoef, G. Tempea, C. Streli, P. Wobrauschek, V. Yakovlev, A. Scrinzi, C. Spielmann, F. Krausz J. Seres ، E. Seres ، AJ Verhoef ، G. Tempea ، C. Streli ، P. Wobrauschek ، V. Yakovlev ، A. Scrinzi ، C. Spielmann ، F. Krausz
برگرفته از سایت مدیکال نیوز تودی ترجمه سارا محمدی