科技日報記者 劉霞
據物理學家組織網15日報道，美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室（LLNL）科學家將國家點火裝置（NIF）所發射的高功率激光與超輕金屬泡沫巧妙結合，創造出迄今最亮的X射線。這些超亮高能X射線在極致密物質（包括慣性約束聚變過程中產生的等離子體）成像等諸多研究領域具有重要作用。相關研究論文發表于新一期《物理評論E》雜志。
NIF產生的激光在毫米級圓柱形銀泡沫靶上重疊，創造出高能X射線。圖片來源：勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室
該團隊解釋了創造這種X射線的過程：高功率激光束撞擊銀原子，激發出等離子體，進而產生X射線。金屬原子的原子序數越高，其產生的X射線能量也就越高。
為造出能量高于20000電子伏的X射線，團隊在實驗中選擇了金屬銀。鑒于金屬的泡沫結構對于造出高能X射線至關重要，他們利用模具和銀納米線，打造出一個直徑為4毫米、高4毫米的圓柱形靶標。
團隊先將懸浮在模具溶液中的納米線進行冷凍處理，隨后利用超臨界干燥技術去除溶液，最終留下低密度多孔銀金屬泡沫。這種銀泡沫結構的密度僅為固體銀密度的千分之一。
這種泡沫結構具有諸多優勢：NIF發出的激光能加熱更大體積的泡沫材料，且熱量的傳播速度遠遠快于在固體內的傳輸速度。整個銀泡沫圓柱體在約15億分之一秒內被激光束加熱，從而產生了迄今最亮的X射線。
除創建X射線源外，團隊還對多種不同的泡沫材料進行了深入探究，以確定哪種泡沫能夠提供最大的能量輸出。同時，他們還采用一種全新的數據分析技術來了解所產生的等離子體的物理性質。
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