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  技术专题    
原子射流:第一个极紫外光聚焦透镜
作者:cmh        来源:科学网 
日期:2018-12-02    阅读次数:335
副标题:

        据 李茜楠 报道,Sciencedaily 网站2018年11月28日讯,马克斯-伯恩研究所 (MBI) 的科学家们开发了首个可以聚焦极紫外光线的透镜。研究人员并没有使用在极紫外光区域不透明的玻璃透镜,而是使用由原子射流所形成的透镜。研究结果发表在《Nature》杂志上,为实现短时间成像生物样本提供了新的机会。
        树干的一部分浸在水中,视觉上观察树干似乎是弯曲的。几百年来,人们都明白这是光的折射现象。光的折射是指当光从一种介质以一定的角度传播到另一种介质时,光的传播方向会发生改变。折射同样是透镜的基本物理原理,透镜在生活中扮演着不可或缺的角色:人类的眼睛也可以作为透镜的一部分,透镜常被用来制作眼镜、隐形眼镜、相机镜头和激光束控制器等。
        随着诸如紫外线以及 X 射线等光谱新区域的发现,专门应用于这些光谱区域的折射透镜被不断地研制出来。然而,极紫外光区域的电磁辐射有些特殊,它的波长介于紫外和X射线之间,不同于紫外和X射线,极紫外光只能在真空或极其稀薄的空气中传播。目前极紫外光被广泛的应用于半导体光刻和基础研究中。它使光脉冲的持续时间达到阿秒级(1阿秒相当于 10-18秒),然而尽管有大量的极紫外源和应用,但到目前为止还没有极紫外透镜的存在。 其原因是极紫外辐射及其容易被固体和液体物质吸收,所以无法通过传统的透镜。
        为了实现极紫外光束的聚焦,MBI 的研究小组采用了一种独特的方法,他们使用稀有气体氦原子射流形成透镜。这种透镜的最大特点在于氦在极紫外光谱范围内具有高透射性,同时可以通过改变原子射流中的气体密度来精确控制透镜,这对于调整焦距及绣花极紫外光束光斑尺寸非常重要。
        氦气体透镜与传统的曲面透镜相比具有许多优点:射流中的原子流不断的生成“新”的透镜,这意味着损伤问题可以避免。此外,与传统的反射镜相比,气体透镜几乎不会造成极紫外光能量的损失。“这是一个重大的进步,因为极紫外光束的产生是极其复杂并且非常昂贵的。”MBI 科学家、该论文的通讯作者 Bernd Schuette 博士解释说。
        在研究工作中,研究人员进一步证明原子射流同样可以充当棱镜,将极紫外光谱分解成其组成光谱。这类似于彩虹的形成,即太阳光被水滴分解成不同光谱显色所成,只不过极紫外光的颜色是人眼不能观测到的。
        气相透镜和棱镜的发展使得光学传输技术由可见光谱和红外光谱延伸到极紫外光谱成为了可能。例如,可以利用气体透镜研制极紫外显微镜或将极紫外光束聚焦为光斑大小。这可能在未来被应用在短时间尺度观测生物分子结构变化上。

 

    
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