Mit ihnen lassen sich etwa extrem schnell ablaufende chemische Reaktionen beobachten. In der Industrie stellt man damit Strukturen im Nanometer-Bereich oder elektronische Bauteile her. Die Herstellung dieser speziellen Lichtpulse ist allerdings aufwendig, wie die Technische Universität (TU) Wien am Mittwoch mitteilte.
Licht-Wellenlänge muss vergrößert werden, um möglichst kurzwellige Pulse zu erzeugen
Mit einem Titanium-Saphir-Laser wird zunächst Laserlicht erzeugt, das eine möglichst große Wellenlänge hat. Die ist aber für die Herstellung der benötigten starken und extrem kurzwelligen Röntgenpulse noch nicht groß genug. Das Licht wird daher durch besondere Kristalle geschickt, die die Wellenlänge weiter vergrößern. Der so modifizierte Strahl wird in der Folge auf Atome geschossen, die derart angeregt Laserstrahlen im sehr kurzwelligen Bereich aussenden.
„Je größer die Wellenlänge des ursprünglichen Laserstrahls, umso kleinere Wellenlängen kann man am Ende dadurch erzielen", erklärte einer der Hauptautoren der im Fachblatt "ACS Photonics" erschienenen Studie, Paolo Carpeggiani, vom Institut für Photonik der TU Wien. Diese "High Harmonic Generation" genannte Technik ist jedoch nicht sehr effizient.
Das lasse sich aber mit zwei neuen Zutaten lösen, so die Forscher. Einerseits verwenden sie Ytterbium-Laser als Ausgangspunkt. Dieser ist billiger und leistungsfähiger als sein Pendant aus Titanium und Saphir, war aber bisher bei der Erzeugung kurzwelliger Röntgenstrahlung weniger erfolgreich.
Das änderten Carpeggiani und Kollegen nun durch das Ersetzen der Kristalle durch ein spezielles Gas. Die Wissenschafter konnten so zeigen, dass die neue Methode "nicht nur in der Lage ist, Röntgen-Laserpulse zu erzeugen, sondern das auch noch bei deutlich höherer Effizienz als bisher gelingt".
https://doi.org/10.1021/acsphotonics.2c01021
