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西班牙ICFO研究展示了跨越7个光学八度的高功率光源( 二 )

纳米 x光 许多 同步


THz 光子的能量低 ， 频率为1THz的光子能量只有约4毫电子伏特 ， 因此不容易破坏被检测物质 。
许多的非金属非极性材料对THz 射线的吸收较小 ， 因此结合相应的技术 ， 使得探测材料内部信息成为可能 。 例如 ， 陶瓷 ， 硬纸板 ， 塑料制品 ， 泡沫等对THz 电磁辐射是透明的 ， 因此THz 技术可以作为x射线的非电离和相干的互补辐射源 ， 用于机场、车站等地方的安全监测 ， 比如探查隐藏的走私物品包括枪械、爆炸物、和毒品等 ， 以及用于集成电路焊接情况的检测等 。 极性物质对THz 电磁辐射的吸收比较强 ， 特别是水 ， THz 光谱技术中应采取各种措施避免水分的影响 ， 不过在THz 成像技术中 ， 可以利用这一特性分辨生物组织的不同状态 ， 比如动物组织中脂肪和肌肉的分布 ， 诊断人体烧伤部位的损伤程度 ， 及植物叶片组织的水分含量分布等 。 太赫兹成像技术与其他波段的成像技术相比 ， 它所得到的探测图像的分辨率和景深都有明显的增加(超声、红外、X-射线技术也能提高图像分辨率 ， 但是毫米波技术却没有明显的提高) 。 另外太赫兹技术还有许多独特的特性 ， 如在非均匀的物质中有较少的散射 ， 能够探测和测量水汽含量等等 。
太赫兹光谱技术不仅信噪比高 ， 能够迅速地对样品组成的细微变化作出分析和鉴别 ， 而且太赫兹光谱技术是一种非接触测量技术 ， 使它能够对半导体、电介质薄膜及体材料的物理信息进行快速准确的测量 。 鉴于THz射线的特点 ， 必将给通信、雷达、天文、医学成像、生物化学物品鉴定、材料学、安全检查等领域带来深远的影响 ， 进而改变人们的生产生活 。
THz时域光谱技术
目前已经开始商业化运作 ， 世界范围内已经有多家企业开始生产商用THz时域光谱仪 ， 主要是中国 ， 美国 ， 欧洲和日本的厂家 。 THz时域光谱技术的基本原理是利用飞秒脉冲产生并探测时间分辨的THz电场 ， 通过傅立叶变换获得被测物品的光谱信息 ， 由于大分子的振动和转动能级大多在THz波段 ， 而大分子 ， 特别是生物和化学大分子是具有本身物性的物质集团 ， 进而可以通过特征频率对物质结构、物性进行分析和鉴定 。 一个比较重要的应用可以作为药品质量监管 。
ICFO的Attoscience and Ultrafast Optics团队致力于在一个高度跨学科的领域 ， 融合了超快激光物理学 ， 极端非线性光学 ， 原子和分子物理学 ， SXR光谱学 ， x射线光学 ， 特高压技术和电子-离子符合成像技术 。
你有没有想过化学反应的背后是什么 ， 相变是如何发生的 ， 或者电子、自旋和原子核在变成超导的固体中是如何相互作用的?所有这些看似不相干的研究领域都是由一个事实联系在一起的 ， 即它们的组成部分 ， 即电子、自旋和原子核之间的动态相互作用决定了它们的功能 。 我们的研究旨在通过研究原子、分子和固体在其原生时间尺度上的多体动力学来解决这一挑战 。 为了建立技术和方法 ， 我们的活动范围从超快激光物理和极端非线性光学到电子和核波包动力学的研究和控制 。 相干控制、阿秒软x射线(SXR)脉冲和强大的符合成像技术相结合 ， 使我们能够解开这些谜团 。 它允许我们探索我们最深刻的物理理论 ， 提供了一个系统的方法来理解和控制化学反应途径 ， 并最终可能推进生物动态成像 。 小组研究兴趣方向：阿秒x射线学、极端光子学、量子力学、超快激光学 。
阿秒x射线学

所示为阿秒光束线的一部分 ， 以及用于电子和离子能谱的实验室 。
【西班牙ICFO研究展示了跨越7个光学八度的高功率光源】自50多年前激光问世以来 ， 产生相干x射线一直是科学家们的主要目标之一 ， 因为x射线与研究纳米世界的能量和信息流完美匹配 。 材料的相变、磁性的超快变化或生物分子组合的时间分辨结构研究只是等待相干x射线来源的几个例子 。 高谐波产生(HHG)提供了产生阿秒时间x射线爆发的内在可能性 。 例如 ， 我们对高谐波光的频率率进行了开创性的研究 ， 并开创了提高HHG中臭名昭著的低产量的方案 。 目前 ， 我们的目标是在生物相关的水窗口大约0.5 keV及以上的相干x射线 。 开发这样一个桌面源代码将对上述领域产生重大影响 ， 并提供一条通往零时秒(10-21秒)时间尺度的路线 。
极端光子学
非线性光学的发展与高峰值功率相干光源的性能密切相关 。 我们利用OPA和OPCPA等技术 ， 对跨越紫外到中红外光谱范围的受控强光场进行波形工程 。

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