在超快時間尺度上獲得物質(zhì)的動力學(xué)演化過程一直是科研人員努力的重要方向。基于激光等離子體相互作用產(chǎn)生的飛秒硬X射線源由于具有脈寬短、亮度高和源尺寸小等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于瞬態(tài)微成像/相襯成像、時間分辨吸收譜學(xué)和X射線衍射等實驗研究中。其中，激光泵浦--超快X射線衍射的手段能為人們提供飛秒級時間尺度、亞埃級空間尺度上材料的結(jié)構(gòu)動力學(xué)信息。

　　中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心光物理實驗室L05組博士研究生朱常青等利用研究組的高脈沖能量（>100mJ）、低重頻（10Hz）激光器，研制了一套飛秒時間分辨的X射線衍射系統(tǒng)。該裝置工作在相對論的激光強(qiáng)度（2×10¹⁹ W/cm²）下，可以有效地激發(fā)高Z金屬材料的Kα射線，并且能夠通過優(yōu)化X射線多層膜反射鏡，進(jìn)一步提高X射線的聚焦強(qiáng)度。利用該裝置對SrCoO_2.5薄膜樣品的瞬態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測，結(jié)果表明該裝置不僅可以用來分析樣品的超快動力學(xué)行為，并且和KHz等小能量裝置相比對于不同的特殊應(yīng)用具有高度的靈活性。該裝置有望在物理、化學(xué)和生物領(lǐng)域的超快動力學(xué)探測方面發(fā)揮重要作用。

　　相關(guān)成果以“快速通訊”的形式于近日發(fā)表在Chinese Physics B上。這也是該團(tuán)隊利用激光超快X射線源在成像和衍射應(yīng)用方面獲得的最新創(chuàng)新成果。

　　該項工作及相關(guān)研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金和中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項的支持。

　　論文鏈接：http://cpb.iphy.ac.cn/EN/10.1088/1674-1056/ac0baf

圖1 超快X射線衍射裝置示意圖

圖2 在光泵浦下超快X射線衍射信號隨延時的變化：（a）泵浦光作用20ps后勞厄衍射斑的角移；（b）不同的泵浦-探針延時，所對應(yīng)的光致拉伸度