Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie aus sichtbaren Laserstrahlen Röntgenstrahlung wird

19.04.2010
Physiker der Universität Jena weisen den Weg für eine neue Klasse von kohärenten Röntgenlasern / Forschungsergebnisse erscheinen in renommiertem Journal "Nature Physics"

Sei es die Zielankunft eines Formel-1-Rennens oder der Flügelschlag eines Kolibris - um schnelle Bewegungen auf ein Foto zu bannen, braucht es sehr kurze Belichtungszeiten. Das gilt nicht nur für die Fotografie sondern auch für wissenschaftliche Untersuchungsmethoden etwa die zeitaufgelöste Laserspektroskopie.

"Mit ultrakurzen Laserpulsen lassen sich extrem schnelle Phänomene, etwa Schwingungen innerhalb von Molekülen und Atomen darstellen", weiß Prof. Dr. Christian Spielmann von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. "Da es sich um sehr kleine Materiestrukturen handelt, müssen die Laserpulse zudem sehr kurzwellig sein", so der Inhaber des Lehrstuhls für Quantenelektronik.

Für die Untersuchung hochgeladener Ionen beispielsweise, mit denen sich der Physiker der Jenaer Uni gemeinsam mit Kollegen der Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) in Darmstadt beschäftigt, ist Laserlicht aus dem Bereich der Röntgenstrahlung nötig. "Bisher ließ sich Laserlicht im Bereich der Röntgenstrahlung allerdings nur schwer mit für spektroskopische Untersuchungen ausreichender Intensität erzeugen", so Prof. Spielmann. Außerdem sei das Spektrum verfügbarer Röntgenlaser auf wenige Wellenlängen beschränkt. Der Physiker und sein Team von der Uni Jena haben jetzt gemeinsam mit Kollegen der GSI Darmstadt eine Methode entwickelt, wie sich Röntgenstrahlung soweit verstärken lässt, dass sie in einem kohärenten Strahl - ähnlich einem Laser - emittiert wird. Das renommierte Wissenschaftsjournal "Nature Physics" hat die Forschungsergebnisse soeben auf seiner Website veröffentlicht (http://www.nature.com/nphys/journal/vaop/ncurrent/full/nphys1638.html), bevor sie auch in einer der nächsten Printausgaben des Magazins erscheinen werden.

Ausgangspunkt für die Erzeugung intensiver Röntgenstrahlung ist Laserlicht aus dem sichtbaren Spektrum. "Dieses fokussieren wir in einem Strahl aus Argon-Gas, wobei sogenannte ,hohe harmonische Strahlung' entsteht und die sichtbare Laserstrahlung in den Röntgenbereich verschoben wird", erläutert Dr. Jozsef Seres, Forscher in Prof. Spielmanns Team, ein bereits länger bekanntes Phänomen. Allerdings galt der Umwandlungsgrad von sichtbarem Laserlicht in Röntgenstrahlung bisher als gering.

In ihren Experimenten haben Prof. Spielmann und seine Kollegen nun den Gasdruck des Argonstrahls sukzessive erhöht und den Umwandlungsgrad des Laserlichts in Röntgenstrahlung gemessen. Wie erwartet, stieg die Intensität der Röntgenstrahlung mit dem wachsenden Gasdruck an. In einzelnen Spektralbereichen haben die Physiker aber ein viel stärkeres Anwachsen beobachtet, als theoretisch zu erwarten war. "Diese Zunahme deutet auf eine sogenannte ,parametrische' Verstärkung hin", so der Jenaer Laserexperte Spielmann.

Um ihre Experimente erklären zu können, haben die Autoren ein theoretisches Modell entwickelt, dass beschreibt, unter welchen Umständen Röntgenstrahlung parametrisch verstärkt werden kann: Ein Laser wird in einen Gasstrahl fokussiert und erzeugt zum einen die "hohe harmonische" Strahlung. "Gleichzeitig präpariert der Laserstrahl aber auch die Gasatome in einer Weise, dass sie in der Lage sind, einfallendes Licht zu verstärken, ähnlich wie in einem Laser", so Seres. Damit sei es möglich, intensives Röntgenlicht in einem weiten Spektralbereich zu erzeugen. Mit ihrer nun veröffentlichten Methode, so die Jenaer Physiker, wird es in Zukunft möglich sein, eine neue Klasse von Röntgenquellen zu entwickeln, die energetische Röntgenpulse in einem weiten Spektralbereich und in einem kohärenten Strahl emittieren.

Originalpublikation:
Seres J., Seres E., Hochhaus D., Ecker B., Zimmer D., Begnoud V., Kuehl T., Spielmann C.: Laser-driven amplification of soft X-rays by parametric stimulated emission in neutral gases. Nature Physics, Published online: 18 April 2010, doi:10.1038/nphys1638
Kontakt:
Prof. Dr. Christian Spielmann
Institut für Optik und Quantenelektronik der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Max-Wien-Platz 1
07743 Jena
Tel.: 03641 / 947230
E-Mail: christian.spielmann[at]uni-jena.de

Dr. Ute Schönfelder | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-jena.de
http://www.nature.com/nphys/journal/vaop/ncurrent/full/nphys1638.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Ein neuer Weg zur superschnellen Bewegung von Flussschläuchen in Supraleitern entdeckt
03.07.2020 | Universität Wien

nachricht Physiker blicken mit Pikoskope in das Innere der atomaren Materie
01.07.2020 | Universität Rostock

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Ein neuer Weg zur superschnellen Bewegung von Flussschläuchen in Supraleitern entdeckt

Ein internationales Team von Wissenschaftern aus Österreich, Deutschland und der Ukraine hat ein neues supraleitendes System gefunden, in dem sich magnetische Flussquanten mit Geschwindigkeiten von 10-15 km/s bewegen können. Dies erschließt Untersuchungen der reichen Physik nichtlinearer kollektiver Systeme und macht einen Nb-C-Supraleiter zu einem idealen Materialkandidaten für Einzelphotonen-Detektoren. Die Ergebnisse sind in Nature Communications veröffentlicht.

Supraleitung ist ein physikalisches Phänomen, das bei niedrigen Temperaturen in vielen Materialien auftritt und das sich durch einen verschwindenden...

Im Focus: Elektronen auf der Überholspur

Solarzellen auf Basis von Perowskitverbindungen könnten bald die Stromgewinnung aus Sonnenlicht noch effizienter und günstiger machen. Bereits heute übersteigt die Labor-Effizienz dieser Perowskit-Solarzellen die der bekannten Silizium-Solarzellen. Ein internationales Team um Stefan Weber vom Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPI-P) in Mainz hat mikroskopische Strukturen in Perowskit-Kristallen gefunden, die den Ladungstransport in der Solarzelle lenken können. Eine geschickte Ausrichtung dieser „Elektronen-Autobahnen“ könnte Perowskit-Solarzellen noch leistungsfähiger machen.

Solarzellen wandeln das Licht der Sonne in elektrischen Strom um. Dabei wird die Energie des Lichts von den Elektronen des Materials im Inneren der Zelle...

Im Focus: Electrons in the fast lane

Solar cells based on perovskite compounds could soon make electricity generation from sunlight even more efficient and cheaper. The laboratory efficiency of these perovskite solar cells already exceeds that of the well-known silicon solar cells. An international team led by Stefan Weber from the Max Planck Institute for Polymer Research (MPI-P) in Mainz has found microscopic structures in perovskite crystals that can guide the charge transport in the solar cell. Clever alignment of these "electron highways" could make perovskite solar cells even more powerful.

Solar cells convert sunlight into electricity. During this process, the electrons of the material inside the cell absorb the energy of the light....

Im Focus: Das leichteste elektromagnetische Abschirmmaterial der Welt

Empa-Forschern ist es gelungen, Aerogele für die Mikroelektronik nutzbar zu machen: Aerogele auf Basis von Zellulose-Nanofasern können elektromagnetische Strahlung in weiten Frequenzbereichen wirksam abschirmen – und sind bezüglich Gewicht konkurrenzlos.

Elektromotoren und elektronische Geräte erzeugen elektromagnetische Felder, die bisweilen abgeschirmt werden müssen, um benachbarte Elektronikbauteile oder die...

Im Focus: The lightest electromagnetic shielding material in the world

Empa researchers have succeeded in applying aerogels to microelectronics: Aerogels based on cellulose nanofibers can effectively shield electromagnetic radiation over a wide frequency range – and they are unrivalled in terms of weight.

Electric motors and electronic devices generate electromagnetic fields that sometimes have to be shielded in order not to affect neighboring electronic...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz QuApps zeigt Status Quo der Quantentechnologie

02.07.2020 | Veranstaltungen

Virtuelles Meeting mit dem BMBF: Medizintechnik trifft IT auf der DMEA sparks 2020

17.06.2020 | Veranstaltungen

Digital auf allen Kanälen: Lernplattformen, Learning Design, Künstliche Intelligenz in der betrieblichen Weiterbildung, Chatbots im B2B

17.06.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Der sechste Sinn der Tiere: Ein Frühwarnsystem für Erdbeben?

03.07.2020 | Biowissenschaften Chemie

Effizient, günstig und ästhetisch: 
Forscherteam baut Elektroden aus Laubblättern

03.07.2020 | Energie und Elektrotechnik

Ein neuer Weg zur superschnellen Bewegung von Flussschläuchen in Supraleitern entdeckt

03.07.2020 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics