科技日报记者 刘霞
据物理学家组织网15日报道，美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（LLNL）科学家将国家点火装置（NIF）所发射的高功率激光与超轻金属泡沫巧妙结合，创造出迄今最亮的X射线。这些超亮高能X射线在极致密物质（包括惯性约束聚变过程中产生的等离子体）成像等诸多研究领域具有重要作用。相关研究论文发表于新一期《物理评论E》杂志。
NIF产生的激光在毫米级圆柱形银泡沫靶上重叠，创造出高能X射线。图片来源：劳伦斯·利弗莫尔国家实验室
该团队解释了创造这种X射线的过程：高功率激光束撞击银原子，激发出等离子体，进而产生X射线。金属原子的原子序数越高，其产生的X射线能量也就越高。
为造出能量高于20000电子伏的X射线，团队在实验中选择了金属银。鉴于金属的泡沫结构对于造出高能X射线至关重要，他们利用模具和银纳米线，打造出一个直径为4毫米、高4毫米的圆柱形靶标。
团队先将悬浮在模具溶液中的纳米线进行冷冻处理，随后利用超临界干燥技术去除溶液，最终留下低密度多孔银金属泡沫。这种银泡沫结构的密度仅为固体银密度的千分之一。
这种泡沫结构具有诸多优势：NIF发出的激光能加热更大体积的泡沫材料，且热量的传播速度远远快于在固体内的传输速度。整个银泡沫圆柱体在约15亿分之一秒内被激光束加热，从而产生了迄今最亮的X射线。
除创建X射线源外，团队还对多种不同的泡沫材料进行了深入探究，以确定哪种泡沫能够提供最大的能量输出。同时，他们还采用一种全新的数据分析技术来了解所产生的等离子体的物理性质。
