L’Università Tecnica di Vienna (TU Wien) ha sviluppato un metodo per produrre impulsi di raggi X intensi e brevi nella gamma di lunghezze d’onda nanometriche, ideali per l’impiego nel settore industriale.
L’industria richiede impulsi laser a raggi X brevi e ad alta energia per essere impiegati nella produzione di nanostrutture e componenti elettronici, ma anche per monitorare reazioni chimiche in tempo reale.
Gli impulsi di raggi X intensi ed estremamente corti nella gamma di lunghezze d’onda nanometriche sono difficili da produrre, ma ora l’Università Tecnica di Vienna ha sviluppato un metodo più semplice: il punto di partenza non è un laser al titanio-zaffiro ma un laser all’itterbio.
La luce viene poi inviata attraverso un gas per modificarne le proprietà.
La creazione di raggi laser a onda molto corta richiede accorgimenti speciali: prima vengono creati raggi laser con una lunghezza d’onda estesa e sparati agli atomi; un elettrone viene strappato via dall’atomo e accelerato nel campo elettrico del laser, poi torna indietro e si scontra di nuovo con l’atomo da cui proviene, e quindi può produrre raggi X a onde corte.
Questa tecnica è chiamata High Harmonic Generation (generazione di alte armoniche), è stata quasi sempre impiegata utilizzando laser al titanio-zaffiro, successivamente aumentando la lunghezza d’onda della loro radiazione con speciali cristalli, in modo da generare una radiazione di raggi X il più breve possibile.
In primo luogo, si creano fasci laser con una lunga lunghezza d’onda che vengono sparati contro gli atomi. Un elettrone viene strappato dall’atomo e accelerato nel campo elettrico del laser. Poi torna indietro e si scontra di nuovo con l’atomo da cui proviene, producendo così raggi X a onde corte
Il team della TU Wien ha ora sviluppato un metodo che usa un laser all’itterbio, più semplice, economico e potente dei laser al titanio-zaffiro, ma che finora offriva prestazioni molto inferiori nella produzione di raggi X.
I ricercatori, innanzitutto, hanno aumentato la lunghezza d’onda della radiazione del laser all’itterbio, inviandola attraverso un gas molecolare e non, come di consueto, attraverso un cristallo.
«Ciò ha aumentato notevolmente l’efficienza rispetto al passato. Siamo passati dal 20% all’80%» sottolinea il ricercatore Paolo Carpeggiani.
