在超快時(shí)間尺度上獲得物質(zhì)的動力學(xué)演化過程一直是人們努力的重要方向�；�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突出的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于瞬態(tài)微成像/相襯成像、時(shí)間分辨吸收譜學(xué)和X射線衍射等實(shí)驗(yàn)研究中。其中，激光泵浦--超快X射線衍射的手段能為我們提供飛秒級時(shí)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(shí)驗(yàn)室L05組博士研究生朱常青（指導(dǎo)教師為原物理所陳黎明研究員、現(xiàn)上海交通大學(xué)物理與天文學(xué)院教授），利用L05組的高脈沖能量(>100mJ)、低重頻(10Hz)激光器，研制了一套飛秒時(shí)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SrCoO2.5薄膜樣品的瞬態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了探測，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。該裝置有望將來在物理、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。

圖1. 超快X射線衍射裝置示意圖　　

相關(guān)成果以“快速通訊”的形式發(fā)表于最近的Chinese Physics B上，并被選為該期的亮點(diǎn)文章。這也是該團(tuán)隊(duì)利用激光超快X射線源在成像和衍射應(yīng)用方面，最新獲得的創(chuàng)新成果。前序成果包括Rev. Sci. Instrum. 85 113304 (2014)、Chin. Phys. B 24 108701 (2015)等。該實(shí)驗(yàn)室裝置的建成，也為物理所懷柔綜合極端條件用戶裝置中的超快X射線動力學(xué)子系統(tǒng)（XD3）的建設(shè)，提供了有益的經(jīng)驗(yàn)。該成果的取得也得到了XD3研制團(tuán)隊(duì)成員魯欣副研究員、李毅飛博士和王進(jìn)光博士的大力支持。

圖2. 在光泵浦下超快X射線衍射信號隨延時(shí)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(shí)，所對應(yīng)的光致拉伸度。　　

這項(xiàng)工作及相關(guān)研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、科學(xué)挑戰(zhàn)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金和中科院先導(dǎo)專項(xiàng)的支持。

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