作爲高(gāo)能對撞機“副(fù)産品”的同步(bù)輻射光源，現(xian)在已經是人(ren)類對“光”最前(qian)沿的應用。不(bu)過正如文中(zhōng)所說，巨大的(de)體積和昂貴(gui)的價格，成爲(wèi)其大規模使(shi)用的巨大障(zhang)礙——歐洲同步(bù)輻射光源的(de)儲存環周長(zhang)達844米，上海光(guāng)源的投資超(chāo)過12億元。如今(jin)，不論“迷你版(ban)”X射線裝置與(yu)“巨型版”同步(bù)輻射裝備相(xiàng)比，原理是否(fǒu)相同、功能是(shì)否弱化，都可(kě)以說它代表(biǎo)了一個方向(xiàng)——科學史上，很(hen)多了不起的(de)技術都是通(tong)過微型化道(dao)路迎來了空(kong)前發展。
通過(guò)使用一個小(xiao)巧但功能強(qiáng)大的激光器(qì)，美國内布拉(lā)斯加大學林(lín)肯分校的科(kē)學家開發出(chū)了一種能夠(gou)放在普通房(fáng)間或卡車上(shang)的小型同步(bu)輻射X射線裝(zhuāng)置，有望改變(biàn)人們對這類(lèi)裝置的印象(xiang)，拓展同步輻(fu)射X射線的應(ying)用範圍。相關(guan)論文發表在(zai)最近出版的(de)《自然·光子學(xue)》雜志上。
該技(jì)術的核心是(shi)找到讓散射(she)激光束和激(jī)光加速的電(dian)子束這兩條(tiao)細微光束發(fā)生碰撞的方(fāng)法。這就如同(tong)讓兩顆子彈(dàn)在空中相撞(zhuang)一樣。而要讓(ràng)這種“光子子(zi)彈”相撞更爲(wèi)困難，因爲它(tā)們速度都接(jie)近光速。領導(dǎo)這項研究的(de)内布拉斯加(jia)大學林肯分(fen)校強光實驗(yàn)室主任唐納(nà)德·烏姆斯塔(ta)特教授認爲(wèi)，小型化同步(bu)輻射X射線設(she)備讓更多的(de)科研人員和(hé)醫生獲得了(le)更強大的研(yan)究和診斷工(gōng)具。
同步輻射(she)光源是多學(xue)科前沿研究(jiu)和高技術開(kai)發應用的“超(chāo)級顯微鏡”，能(néng)夠幫助科學(xué)家看到人類(lèi)無法想象的(de)物質細微結(jie)構。同步輻射(shè)X射線是其中(zhōng)的一種，與普(pu)通X射線相比(bi)，其成像質量(liàng)更高、細節更(gèng)爲豐富，在探(tan)索物質内部(bu)結構和醫學(xue)成像等領域(yu)均有着重要(yào)的應用價值(zhí)。但因其規模(mo)大、造價高、運(yùn)行維護費用(yòng)昂貴，目前隻(zhi)有爲數不多(duō)的幾個國家(jia)建有這樣的(de)設備，極大地(dì)限制了該技(jì)術的應用和(he)普及。
在傳統(tǒng)的同步輻射(she)設備中，要産(chǎn)生這樣的射(shè)線需要将電(dian)子加速到非(fēi)常高的能量(liang)，而後周期性(xìng)地改變方向(xiàng)，引導其在X射(she)線的波長範(fàn)圍内釋放能(neng)量，産生同步(bu)輻射X射線，因(yīn)此必須用到(dao)巨大的加速(sù)器。而新研究(jiu)中，科學家們(men)用激光取代(dai)了電子加速(su)器和其中的(de)磁鐵，實現了(le)同樣的目的(de)。他們首先将(jiāng)激光束集中(zhōng)彙聚到一個(gè)氣體射流上(shàng)，形成強流相(xiang)對論性電子(zǐ)束。
而後再讓(rang)另外一束激(jī)光與其彙聚(ju)，由此産生電(diàn)子高速振動(dong)，生成高質量(liang)的同步輻射(shè)X射線，這一過(guo)程也被稱爲(wèi)康普頓散射(she)。值得注意的(de)是，在此過程(chéng)中光子的能(neng)量被增加了(le)上百萬倍，而(ér)産生這些高(gāo)能射線的核(he)心裝備還沒(méi)有一個硬币(bì)大。
