研究人員首次基于固體研制出了X射線激光器。其方法是基于德國電子同步加速器研究所（DESY）的脈沖自由電子激光器開辟的材料研究全新途徑，相關(guān)報(bào)道由德國亥姆霍茲柏林中心（HZB）Alexander Föhlisch教授發(fā)表在“自然”雜志上。

“該技術(shù)可用來分析敏感樣品，而這些樣品在其它強(qiáng)X射線照射下會(huì)被破壞”就任于德國漢堡大學(xué)和漢堡自由電子激光科學(xué)中心（CFEL）的合作教授維爾弗里德·伍爾特指出，此項(xiàng)研究是DESY、馬克斯·普朗克協(xié)會(huì)和德國漢堡大學(xué)的合作成果。

輸入激光可激發(fā)硅晶體中的原子產(chǎn)生波長稍長的脈沖激光。不像DVD播放機(jī)中的激光二極管，此項(xiàng)研究建立了迄今被認(rèn)為不可能實(shí)現(xiàn)的小型固體X射線激光器。一方面，用于激發(fā)激光介質(zhì)所需的能量過高。另一方面，激勵(lì)必須是在高強(qiáng)度下，而這不可能在一個(gè)小型設(shè)備中實(shí)現(xiàn)。由于這個(gè)原因，X射線激光器通常都是基于粒子加速器的大型設(shè)備。加速器中的高能電子已接近光速，再被緊密排列的強(qiáng)磁場阻攔減速，在每個(gè)轉(zhuǎn)折處發(fā)射出X射線，累加起來即可發(fā)出激光脈沖，這就是自由電子激光器（FEL）的發(fā)光原理。

研究人員利用DESY的脈沖自由電子激光器使硅晶體發(fā)射X射線。FLASH脈沖的能量足夠高，可在緊密結(jié)合的硅原子電子殼層中激發(fā)出電子，使原子變成離子。很快，這個(gè)電子空穴就被相對弱的束縛電子填充，使其能量降低。原則上，通過這個(gè)步驟釋放的能量足以產(chǎn)生小的X射線脈沖。雖然，發(fā)出的X射線很弱，多數(shù)情況下它會(huì)被傳遞到另一個(gè)電子上，并使其突破原子殼。在此高能量下，這種“螺旋過程”產(chǎn)生了比發(fā)射脈沖更高的頻率，使其處于傳統(tǒng)激光器幾乎不能達(dá)到的X射線區(qū)域。若在材料研究中使用傳統(tǒng)的強(qiáng)X射線脈沖，產(chǎn)生的電子將使樣品溫度大幅升高，從而被迅速破壞。