Форма ультракоротких рентгеновских импульсов при их рассеянии на кристаллах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

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.

Об авторах

Д. Н Макаров

Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Email: makarovd0608@yandex.ru
Архангельск, Россия

М. К Есеев

Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Архангельск, Россия

Е. С Гусаревич

Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Архангельск, Россия

Список литературы

  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).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».