[发明专利]阿秒X-射线脉冲强度和啁啾时间分布的测量方法及应用

权利要求书

1.一种阿秒X-射线脉冲强度和啁啾时间分布的测量方法，其特征在于，在平行于激光线性极化方向θ＝0°测量得到的光电子能谱包括以下步骤：

1)阿秒X-射线脉冲与线性极化的激光脉冲在时间和空间上进行交叉关联，并会聚；

2)阿秒X-射线脉冲和激光脉冲经会聚后，经过氢气或惰性气体，激发氢原子或惰性原子产生光电子；

3)阿秒X-射线和激光脉冲共同激发、在t时刻产生、θ＝0°方向上飞出的光电子的能量W(t)满足下式：

W(t)=W0+2UpF2(t)sin2(ωLt+Φ)]]>

+8UpW0F(t)sin(ωLt+Φ)---(1)]]>

其中，W₀＝ω_X-I_p为光电子的初动能，而ω_X和I_p分别为X-射线脉冲光子能量和气体原子或分子的电离能，为光电子的质动能；I为激光峰值功率密度即激光强度，ω_L为激光角频率，Φ为激光脉冲载波-包络相位，F(t)为幅度为1的高斯形激光电场包络函数；

4)在两种不同的激光强度低强度I_L和高强度I_H下，用探测器测量平行于激光线性极化方向θ＝0°出射的光电子，分别得到在低强度I_L和高强度I_H下的归一化的光电子能谱n_L(W)和n_H(W)，由阿秒X-射线脉冲和激光脉冲共同激发、在t时刻产生、θ＝0°方向上飞出的光电子的，在激光强度I_L和I_H下，能量分别为W^L和W^H满足如下积分方程：

∫tstf(t1)dt1=μ∫WminLWLn(W1)dW1---(2)]]>

∫tstf(t2)dt2=μ∫WminHWHn(W2)dW2---(3)]]>

其中f(t)表示待测量的阿秒X-射线脉冲的强度时间分布，t以及W^L和W^H分别为光电子产生时刻以及它在能谱上的能量位置，t_s以及和分别表示脉冲时间起点以及光电子能谱n_L(W)和n_H(W)的低能端位置，μ为常数设置为1；

5)从式(2)、式(3)及式(1)推导出，在两种不同的激光强度I_L和I_H，对应质动能分别为和下，测量得到的归一化的光电子能谱，在具有相同的能量积分值处，对应不同的能谱上的能量位置W^L和W^H，并且用下列方程组计算出f(t)的时间参数t和此时刻的阿秒X-射线脉冲的频率ω(t)：

F(t)sin(ωLt+Φ)=WH-WL2UpH-2UpLω(t)=[WH-2UpHWH-WL2UpH-2UpL]+Ip---(4)]]>

对于一个时间宽度小于半个激光周期、时间上定位在t＝0时刻附近的阿秒X-射线脉冲，式(4)中因子F(t)≈1，式(4)即为光电子激光相位及阿秒X-射线脉冲的啁啾时间分布的计算公式；

6)阿秒X-射线脉冲的强度随时间分布函数f(t)用下式计算：

f(t)=μdW(t)dtn(W)---(5)]]>

其中，n(W)为激光强度I_L或I_H下测量得到的归一化的光电子能谱n_L(W)或n_H(W)，导数项dW(t)/dt是用式(1)和对应的激光强度I_L或I_H计算得到，系数μ取值为1，对计算得到的f(t)分布，经过幅度归一化处理，就得到了阿秒X-射线脉冲波形。