研究人员利用DESY的脉冲自由电子激光器使硅晶体发射X射线。FLASH脉冲的能量足够高,可在紧密结合的硅原子电子壳层中激发出电子,使原子变成离子。很快,这个电子空穴就被相对弱的束缚电子填充,使其能量降低。原则上,通过这个步骤释放的能量足以产生小的X射线脉冲。虽然,发出的X射线很弱,多数情况下它会被传递到另一个电子上,并使其突破原子壳。在此高能量下,这种“螺旋过程”产生了比发射脉冲更高的频率,使其处于传统激光器几乎不能达到的X射线区域。若在材料研究中使用传统的强X射线脉冲,产生的电子将使样品温度大幅升高,从而被迅速破坏。
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3、世界最大激光器
2012年世界最大激光器美国国家点火装置(NIF)日前在美国加利福尼亚完成点火试验,这不仅是人类历史上威力最大的一次激光脉冲发射,还是核聚变能源探索之路上的一座里程碑,人类有望利用这种方法取得清洁能源。
2012年7月5日进行的这次试验持续时间仅为230亿分之一秒,产生相当于500万亿瓦特电能的能量,比同瞬间段美国全国电能消耗总和1000倍还多。麻省理工学院科学家理查德·彼得拉索博士称“这是一个了不起的、令人振奋的成就”,“因为它在实验室里创造了以前只有在行星内部深处才存在的情况”。
建造NIF的目的是通过激光聚变产生类似恒星内核的热与力,它同时也肩负了伟大的清洁能源之梦,有望让人类于实验室里取得核聚变能源——一种近乎“取之不尽用之不竭”的清洁能源,从而开启能源新时代。科学家希望这种激光器能成为可控核聚变的“点燃装置”。
在未来两年里,科学家将把这192束激光聚焦到1毫米的氢靶丸上,产生更大的能量。
在美国,NIF还与武器研制项目有关,核聚变技术同样可用于制造氢弹。不过,反对的声音同样存在,绿色和平组织等环保团体声称,核聚变研究占用了原本应该用于研究风能等成熟技术的资金。
“激光核聚变”创造清洁能源未来
英国和美国联合研究能产生“清洁能源”的高科技新方法:不是来自风或波浪,而是向氢芯块发射大量高能量激光阵列。
这种方法使得氢原子聚变成氦,与氢弹及恒星如太阳的反应相同,不过这种反应是受到控制的,可以给家庭和商业提供能量。
最近在美国国家点燃实验设施(NIF)的试验已经通过这项技术产生了大量能量,试验使用一个体育场大小的建筑物,用192个激光阵列发射500太瓦的闪光照射直径仅有1毫米的氢分子团。