Forschung & Entwicklung

Röntgen-Erzeugung mit IR-Laser statt Teilchenbeschleuniger

04.07.2012

Ein Durchbruch in der Laserforschung gelang mit der Erzeugung einer besonderen Art von heller, kohärenter Röntgenstrahlung.

Audrius Pugzlys im Wiener Ultrakurzpuls-Laserlabor

Wer heute hochenergetische Röntgen-Strahlung benötigt, muss auf Synchrotronstrahlung aus teuren Teilchenbeschleunigern zurückgreifen. Am Institut für Photonik an der TU Wien, Österreich, wurde eine Methode entwickelt, um Laserpulse im Röntgenbereich mit einem Aufbau zu erzeugen, der auf einen Labortisch passt.
Als Energiequelle für das kohärente Licht dient ein fs-Infrarotlaser mit einer Wellenlänge von 4 µm und einer Pulsenergie von 100 Gigawatt Spitzenleistung. Dessen Pulse werden auf ein Edelgas geschossen, wo sie einzelnen Atomen ein Elektron entreißen. Die vom Infrarotlicht beschleunigten Ladungen kehren dann zu ihrem Atom mit hoher Bewegungsenergie zurück, wo sie diese in Form von Röntgenstrahlung abgeben. Dabei werden jeweils über 5000 Infrarot-Photonen niederer Energie zu einem einzigen extrem hochenergetischen Röntgen-Photon kombiniert.
Die so erzeugte Strahlung kann z.B. für die hochpräzise Spektroskopie in der Materialforschung eingesetzt werden, oder auch zur Weiterentwicklung von Elektronik oder zur Analyse von Biomolekülen. Derzeit wird daran gearbeitet, die Pulsfrequenz zu erhöhen, um die mittlere Strahlintensität deutlich zu steigern.
An den Arbeiten beteiligt waren neben der TU Wien auch Forschergruppen der University of Colorado in Boulder, der Cornell University, New York, beide USA, und der Universidad de Salamanca, Spanien.
[T. Popmintchev, et al., Bright Coherent Ultrahigh Harmonics in the keV X-ray Regime from Mid-Infrared Femtosecond Lasers, Science 8, June 2012: 1287-1291, DOI:10.1126/science.1218497]

Photonik 4/2012

• http://www.photonik.tuwien.ac....

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