Hayalet görüntüleme? X-ışını lazer deneyleri için önemli bilgiler sağlayın!
X ışını içermeyen elektron lazerleri (XFEL'ler) inanılmaz derecede güçlü ışınlar üretebilir ve madde içindeki atomların ultra hızlı hareketine ilişkin benzeri görülmemiş araştırmalara olanak tanır. Bu olağanüstü ışık kaynaklarından gelen verileri yorumlamak için, araştırmacıların X-ışını darbelerinin maddeyle nasıl etkileşime girdiğine ve bu etkileşimlerin ölçümleri nasıl etkilediğine dair sağlam bir anlayışa sahip olmaları gerekir.
(Daire kartı buraya eklendi, lütfen görüntülemek için Toutiao istemcisine gidin)Şimdi, ABD Enerji Bakanlığı'nın SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı'ndaki bilim adamları tarafından gerçekleştirilen bilgisayar simülasyonları, yeni bir yöntemin lazer atım yoğunluğundaki rastgele dalgalanmaları rahatsız edici olmaktan çıkararak avantaja çevirebileceğini ve böylece bu temel etkileşimlerin incelenmesini kolaylaştırdığını gösteriyor. "Denen bir şeyin kullanımında yatıyor Hayalet görüntüleme "Yöntemler.
Brocade Park: Bu yöntem, nesnenin görüntüsünü doğrudan kaydetmeden nesnenin görünümünü yeniden oluşturabilir. Stanford PULSE Enstitüsü'nden James Cryan şunları söyledi: Deneylerde kullanılan en yaygın yöntem, XFEL darbelerinin rastlantısallığını daha az rastgele hale getirmek yerine azaltmaktır. Aslında Bu durumda rastgelelik kullanılmıştır Stanford Nabız Enstitüsü, Stanford Üniversitesi ve SLAC'ın ortak bir enstitüsüdür. Sonuçlar, bunu yaparak, x-ışınları ve madde arasındaki etkileşimi incelemenin mevcut yöntemleriyle ilgili bazı teknik zorlukların atlanabileceğini göstermektedir.Araştırma sonuçları Physical Review X'te yayınlandı.
X-ışını zirvesinden yararlanın
Bilim adamları bu etkileşimleri genellikle pompa-sonda deneyleri yoluyla gözlemlerler, bu deneylerde çift x-ışını darbeleri bir numune aracılığıyla gönderilir. İlk darbeye, numunedeki elektronların dağılımını yeniden düzenleyen pompa darbesi denir. İkinci darbeye sonda darbesi adı verilir.Bu yeniden düzenlemelerin numunenin elektronlarının ve çekirdeklerinin hareketi üzerindeki etkilerini incelemek için, darbeler arasında farklı zaman gecikmeleri olan deneyleri tekrarlayarak araştırmacılar küçük, hızlı hareket eden dondurulmuş çerçeve filmler yapabilirler. Zorluklardan biri, x-ışını lazerleri ile ışık darbeleri üretme sürecinin rastgele olmasıdır, bu nedenle her bir darbe aslında yoğunluğu darbeler arasında rastgele değişen bir dizi dar x-ışını darbesidir.
- SLAC araştırmacıları, darbeler ve madde arasındaki etkileşimi incelemek için x-ışını lazerleri tarafından üretilen x-ışını darbelerinin rastlantısallığını kullanırlar. Fotoğraf: Greg Stewart / SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı
Çalışmanın baş yazarı ve SLAC'dan Daniel Ratner (Daniel Ratner) şunları söyledi: Bu nedenle, pompa algılama deneyleri genellikle ilk önce daha az rastgele olan ve iyi tanımlanması gereken iyi tanımlanmış kısa darbeler hazırlamamızı gerektirir. Aralarındaki zaman gecikmesini kontrol edin. Yeni yöntemde bunlar hakkında endişelenmeyin. X-ışını darbeleri kullanılacak, çünkü çıkan XFEL'de başka değişiklik yok. Aslında, bu yeni düşünme biçimiyle, bir X-ışını darbesindeki her bir tepe noktası, bir çift pompa darbesi ve algılama darbesi olarak kabul edilebilir, böylece araştırmacılar birçok pompa için bir XFEL lensi kullanabilir. -Probing ölçümü.
- Yoğunluğu (gücü) rastgele dalgalanan bir sıra dar uçtan oluşan, x-ışınsız bir elektron lazerinin x-ışını darbesinin simüle edilmiş bir profili. SLAC araştırmacıları, pompa prob deneyinde numunenin yapısal değişikliklerini tetiklemek ve ölçmek için bu tür bir çift tepe kullandı ve önceki sorunları avantajlara dönüştürdü.Bu örnek, farklı zaman gecikmelerine sahip üç çift tepe noktasını vurguluyor. Resim: SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı
Hayalet anlık görüntüsü
Ratner ve meslektaşları, numunenin moleküler hareketinin anlık görüntüsünü oluşturmak için bu yöntemi kullanmak için Hayalet görüntüleme teknoloji. Geleneksel görüntüleme teknolojisinde, insan gözünün arkası, cep telefonundaki megapiksel sensör veya gelişmiş bir röntgen dedektörü olsun, dedektörde iki boyutlu bir görüntü oluşturmak için bir nesnenin üzerine ışık düşer. Öte yandan, hayalet görüntüleme, nesnenin üzerinde parlayan rastgele ışık modelinin nesneden yayılan toplam ışık miktarını nasıl etkilediğini analiz ederek bir görüntü oluşturur. Ortak yazar Li Siqi (transliterasyon) şunları söyledi: Yeni yöntemde rastgele desen, tek bir XFEL darbesinin tepe yapısıdır Görüntüyü yeniden oluşturmak için, deneyin simülasyonda yaklaşık 100.000 kez olmak üzere birçok kez tekrarlanması gerekir. Her seferinde, nabız profilini ölçmek ve numuneden gelen sinyali analiz etmek için bir teşhis aracı kullanılır.
- Geleneksel görüntülemede (solda), dedektör üzerinde iki boyutlu bir görüntü oluşturmak için ışık bir nesnenin üzerine düşer. Hayalet görüntüleme (sağdaki görüntü), nesne üzerinde parlayan rastgele ışık modelinin nesneden yayılan ışık miktarını nasıl etkilediğini analiz ederek bir görüntü oluşturur. Fotoğraf: Greg Stewart / SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı
Makine öğrenimi fikrinden yola çıkan hesaplama sürecinde, araştırmacılar bu verileri x-ışını darbelerinin numune üzerindeki etkisinin görselleştirmesine dönüştürebilir. Şimdiye kadar, bu yeni fikir yalnızca simülasyonlarda test edildi ve ABD Enerji Bakanlığı Bilimsel Kullanıcı Tesisleri Ofisi SLAC'daki Linac Coherent Light Source (LCLS) x-ray lazeri gibi deneysel doğrulamayı bekliyor. Bununla birlikte, araştırmacılar, yöntemlerinin geleneksel pompa algılama deneylerini tamamlayabileceğine inanıyorlar. Gelecekteki testler başarılı olursa, bu yöntem XFEL deneyindeki çok temel süreçleri gözlemleme yeteneğini artırabilir ve ayrıca keşfetmeyi umduğumuz bazı avantajlar sağlar. Bunlar arasında daha fazla kararlılık, daha hızlı görüntü yeniden yapılandırma, daha az numune hasarı ve daha hızlı ve daha hızlı zaman ölçeklerinde deneme yapma olasılığı bulunmaktadır.
Brocade Park-Bilim Popülerleştirme Araştırma / Gönderen: SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı / Manuel Gnida
Referans Dergi Literatürü: "Physics Review X"
DOI: 10.1103 / PhysRevX.9.011045
Brocade Park - Evren Biliminin Güzelliğini Sunuyor
(Daire kartı buraya eklendi, lütfen görüntülemek için Toutiao istemcisine gidin)Sol alt köşede Daha fazla bilgi edinin Boke Garden uygulamasını indirin
