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為極紫外光開發的原子噴流透鏡

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科技產業資訊室 - 黃松勳 發表於 2018年12月14日

圖、為極紫外光開發的原子噴流透鏡
 
透鏡藉由折射的基本物理原理在日常生活中發揮不可或缺作用,如人們的眼睛、眼鏡、隱形眼鏡、相機的鏡頭和用來控制雷射光束。然而,在介於紫外線和X射線之間波長範圍的極紫外(XUV或稱EUV)區域中的電磁輻射有些特殊,與前述兩種類型的輻射不同,及紫外光只能在真空或稀薄氣體中傳播,因為幾乎所有材料都會大幅吸收極紫外光。
 
現今,極紫外光束廣泛地應用於半導體光刻以及基礎研究,用來理解和控制物質的結構和動力學,其能夠產生具有阿秒(atto second,10-18s) 的持續時間最短人造光脈衝。然而,儘管有大量的極紫外光源和應用,目前還沒有任何極紫外透鏡,原因在於極紫外輻射會被任何固體或液體材料強烈吸收,而無法穿透傳統的透鏡。
 
在Nature期刊上報導,德國Max Born Institute(MBI)的科學家利用惰性氣體氦原子噴流開發出替代玻璃透鏡聚焦極紫外光束的透鏡,因為氦氣在XUV光譜範圍內具有高透射率,同時可通過改變噴流中氣體的密度來精確控制聚焦,與典型的透鏡相比,氣體透鏡幾乎不會導致極紫外光輻射的損失或被吸收。氣體透鏡被開發用於極紫外光顯微鏡或將極紫外光束聚焦到奈米尺度光斑,也可應用於在最短的時間尺度上觀察生物分子的結構變化。
 
與用於聚焦極紫外光輻射的曲面鏡相比,氣體折射透鏡具有許多優點:透過噴射流中的原子流持續不斷使透鏡常保如新,表示可以避免透鏡的老化與損壞問題,這是一項非常重大改進。研究人員也進一步證明了原子射流可以作為稜鏡,將極紫外光輻射分解為其組成光譜之成分。因氣相透鏡和稜鏡的發展,將使在可見和紅外部分的廣泛光學折射技術可以轉移到極紫外光區域。(630字;圖1)


參考資料:
Atomic jet: First lens for extreme-ultraviolet light developed. Science Daily,2018/11/28
Extreme-ultraviolet refractive optics. Nature,2018/11/28


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