Теперь китайско-немецкая команда показала, что в источнике синхротронного излучения можно генерировать последовательность импульсов, сочетающую в себе преимущества обеих систем. Синхротронный источник доставляет короткие интенсивные микрогруппы электронов, которые создают импульсы излучения, имеющие лазерный характер (как в случае с ЛСЭ), но которые также могут следовать друг за другом в непосредственной последовательности (как в случае с синхротронными источниками света).
Идея была разработана около десяти лет назад под крылатой фразой «Устойчивое микрогруппирование» (SSMB) ведущим теоретиком ускорителей Александром Чао и его аспирантом Дэниелом Ратнером из Стэнфордского университета. Механизм также должен позволять накопительным кольцам генерировать световые импульсы не только с высокой частотой повторения, но и в виде когерентного излучения, такого как лазер.
Молодой физик Сюцзе Дэн из Университета Цинхуа в Пекине использовал эти идеи в своей докторской работе и исследовал их теоретически. В 2017 году Чао установил контакт с физиками-ускорителями в HZB, которые эксплуатируют метрологический источник света (MLS) в PTB в дополнение к источнику мягкого рентгеновского излучения BESSY II в HZB.
MLS – первый в мире источник света, оптимизированный по конструкции для работы в так называемом "низко-альфа-режиме".«В этом режиме электронные сгустки могут быть значительно сокращены. Ученые постоянно разрабатывают этот особый режим работы более 10 лет. «В результате этой опытно-конструкторской работы мы смогли выполнить сложные физические требования для эмпирического подтверждения принципа SSMB на MLS», – объясняет Маркус Райс, эксперт по ускорителям в HZB.
«Теоретическая группа в команде SSMB определила физические граничные условия для достижения оптимальной производительности машины на подготовительном этапе.
Это позволило нам генерировать новые состояния машин с помощью MLS и достаточно настраивать их вместе с Дэном, пока мы не смогли обнаружить искомые импульсные последовательности », – сообщает Йорг Фейкс, физик-ускоритель в HZB. Специалисты HZB и PTB использовали оптический лазер, световая волна которого была связана с точной пространственной и временной синхронизацией с электронными сгустками в MLS.
Это модулировало энергии электронов в сгустках. "Это приводит к тому, что электронные сгустки длиной в несколько миллиметров расщепляются на микробанчи (всего 1 ?м) после ровно одного оборота в накопительном кольце, а затем испускать световые импульсы, которые когерентно усиливают друг друга, как в лазере », – объясняет Йорг Фейкс. «Эмпирическое обнаружение когерентного излучения было далеко не простым, но наши коллеги из PTB разработали инновационный оптический блок обнаружения, с помощью которого обнаружение было успешным."
«Изюминкой будущих источников SSMB является то, что они генерируют лазерное излучение также за пределами видимого спектра« света », например, в диапазоне EUV», – комментирует профессор. Матиас Рихтер, руководитель отдела PTB.
И Райс подчеркивает: «На заключительном этапе источник SSMB может обеспечить излучение нового характера. Импульсы интенсивные, сфокусированные и узкополосные.
Они сочетают в себе преимущества синхротронного света с преимуществами импульсов ЛСЭ, так сказать.Фейкс добавляет: «Это излучение потенциально подходит для промышленного применения. Первый источник света на основе SSMB специально для применения в литографии EUV уже находится на стадии планирования недалеко от Пекина."