Forma ul'trakorotkikh rentgenovskikh impul'sov pri ikh rasseyanii na kristallakh

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

В данной работе показано, что при рассеянии ультракоротких рентгеновских импульсов важной характеристикой является не только их длительность, но и форма самого импульса. Показано, что зависимость спектров рассеяния от формы импульса имеет простой аналитический вид. Найдены простые критерии, когда форма импульса может влиять на дифракционную картину, что особенно важно в рентгеноструктурном анализе вещества. В качестве примера рассмотрено рассеяние ультракоротких импульсов трех различных форм на кристалле алмаза: гауссовый импульс, “мексиканская шляпа” и прямоугольный импульс.

References

  1. N. Jones, “Crystallography: Atomic secrets”, Nature 505, 602 (2014).
  2. A. Benediktovich, I. Feranchuk, and A. Ulyanenkov, Theoretical Concepts of X-Ray Nanoscale Analysis (Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2014).
  3. М.К. Есеев, В.И. Матвеев, Д.Н. Макаров, “Диагностика наносистем с использованием ультракоротких рентгеновских импульсов: теория и эксперимент (Миниобзор)”, Письма в ЖЭТФ 114, 444 (2021)
  4. M.K. Eseev, V. I. Matveev, and D.N. Makarov, “Diagnostics of Nanosystems with the Use of Ultrashort X-Ray Pulses: Theory and Experiment (Brief Review)”, JETP Lett. 114, 387 (2021).
  5. R. Schoenlein, T. Elsaesser, K. Holldack, Z. Huang, H. Kapteyn, M. Murnane, and M. Woerner, “Recent advances in ultrafast X-ray sources”, Philos. Trans. R. Soc. A 377, 20180384 (2019).
  6. J. Duris, S. Li, T. Driver et al. (Collaboration), “Tunable isolated attosecond X-ray pulses with gigawatt peak power from a free-electron laser”, Nature Photon. 14, 30 (2020).
  7. P.K. Maroju, C. Grazioli, M. Di Fraia et al. (Collaboration), “Attosecond pulse shaping using a seeded free-electron laser”, Nature 578, 386 (2020).
  8. S. Mukamel, D. Healion, Yu Zhang, and J.D. Biggs, “Multidimensional attosecond resonant X-ray spectroscopy of molecules: lessons from the optical regime”, Annu. Rev. Phys. Chem. 64, 101 (2013).
  9. G. Dixit, O. Vendrell, and R. Santra, “Imaging electronic quantum motion with light”, Proceedings of the National Academy of Sciences 109, 11636 (2012).
  10. S.R. Leone, C.W. McCurdy, J. Burgdorfer et al. (Collaboration), “What will it take to observe processes in “real time”?”, Nature Photon. 8, 162 (2014).
  11. R.W. James, The Optical Principles of the Diffraction of X-rays (Ox Bow) (Woodbridge, Connecticut, 1982).
  12. P.M. Kraus, M. Z¨urch, S.K. Cushing, D.M. Neumark, and S.R. Leone, “The ultrafast X-ray spectroscopic revolution in chemical dynamics”, Nat. Rev. Chem. 2, 82 (2018).
  13. P. Peng, C. Marceau, and D.M. Villeneuve, “Attosecond imaging of molecules using high harmonic spectroscopy” ’, Nat. Rev. Phys. 1, 144 (2019).
  14. V.A. Astapenko and E.V. Sakhno, “Excitation of a quantum oscillator by short laser pulses”, Appl. Phys. 126, 23 (2020).
  15. F.B. Rosmej, V.A. Astapenko, V. S. Lisitsa, X.D. Li, and E. S. Khramov, “Scattering of ultrashort laser pulses on “ion-sphere” in dense plasmas”, Contrib. Plasma Phys. 59, 189 (2019).
  16. V.A. Astapenko, “Absorption of ultrashort laser pulses in medium with account for propagation effects”, J. Opt. 26, 095402 (2024).
  17. D.N. Makarov, “Quantum theory of scattering of ultrashort electromagnetic field pulses by polyatomic structures”, Opt. Express 27, 31989 (2019).
  18. M.K. Eseev, A.A. Goshev, and D.N. Makarov, “Scattering of Ultrashort X-ray Pulses by Various Nanosystems”, Nanomaterials 10, 1355 (2020).
  19. M.K. Eseev, A.A. Goshev, K.A. Makarova, and D.N. Makarov, “X-ray diffraction analysis of matter taking into account the second harmonic in the scattering of powerful ultrashort pulses of an electromagnetic field”, Sci. Rep. 11, 3571 (2021).
  20. K.B. Moller and N.E. Henriksen, “Time-resolved x-ray diffraction: The dynamics of the chemical bond”, Structure and Bonding 142, 185 (2012).
  21. S. Tanaka, V. Chernyak, and S. Mukamel, “Timeresolved x-ray spectroscopies: Nonlinear response functions and liouville-space pathways”, Phys. Rev. A 63, 63405 (2001).
  22. G. Dixit, J.M. Slowik, and R. Santra, “Proposed Imaging of the Ultrafast Electronic Motion in Samples using X-Ray Phase Contrast”, Phys. Rev. Lett. 110, 137403 (2013).
  23. N.E. Henriksen and K.B. Moller, “On the Theory of Time-Resolved X-ray Diffraction”, J. Phys. Chem. B 112, 558 (2008).
  24. D. Makarov and A. Kharlamova, “Scattering of X-ray Ultrashort Pulses by Complex Polyatomic Structures”, Int. J. Mol. Sci. 23, 163 (2022).
  25. D.N. Makarov, K.A. Makarova, and A.A. Kharlamova, “Specificity of scattering of ultrashort laser pulses by molecules with polyatomic structure”, Sci. Rep. 12, 1 (2022).
  26. Д.Н. Макаров, М.К. Есеев, Е.С. Гусаревич, К.А. Макарова, М.С. Борисов, “Ультракороткие импульсы в структурном анализе алмазных слоев с NV-центрами”, Письма в ЖЭТФ 120, 723 (2024)
  27. D.N. Makarov, M.K. Eseev, E. S. Gusarevichet, K.A. Makarova, and M. S. Borisov, “Ultrashort Pulses in the Structural Analysis of Diamond Layers with NV Centers”, JETP Lett. 120, 695 (2024).
  28. D.N. Makarov, M.K. Eseev, E. S. Gusarevich, K.A. Makarova, and M. S. Borisov, “Ultrashort pulses in structural analysis of diamond layers with angstrom resolution”, Opt. Lett. 50, 694 (2025).
  29. D.N. Makarov, M.K. Eseev, E. S. Gusarevich, and K.A. Makarova, “Ultrashort pulses in dynamic processes of crystal plates with ultrahigh temporal and spatial resolution”, Opt. Lett. 50, 3078 (2025).
  30. D.N. Makarov, M.K. Eseev, and K.A. Makarova, “Analytical wave function of an atomic electron under the action of a powerful ultrashort electromagnetic field pulse”, Opt. Lett. 44, 3042 (2019).
  31. D. Makarov and A. Kharlamova, “Scattering of Attosecond Laser Pulses on a DNA Molecule during Its Nicking and Bending”, Int. J. Mol. Sci. 24, 15574 (2023).
  32. F. Salvat, J.D. Martnez, R. Mayol, and J. Parellada, “Analytical Dirac-Hartree-Fock-Slater screening function for atoms (Z=1-92)”, Phys. Rev. A 36, 467 (1987).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).