超短超強激光與靶物質(zhì)相互作用時，可以產(chǎn)生強硬X射線輻射。和第三代同步輻射源相比，這種X射線源具有超快、源尺寸小、造價低的特點，非常適合對物質(zhì)進行飛秒動力學探測，在醫(yī)學、生物學和材料學等方面具有很大的應(yīng)用潛力，因此成為本領(lǐng)域的研究熱點之一。但令人遺憾的是，目前人們產(chǎn)生的激光X射線源都表現(xiàn)出信噪比差和能量轉(zhuǎn)換效率飽和等缺點，造成能實際利用Kα光子總額較少；同時由于電子在靶材料中反復(fù)多次或長程輸運和碰撞，使X射線的時間寬度都在皮秒甚至納秒量級，這使得使單發(fā)激光脈沖產(chǎn)生的X射線源應(yīng)用受到限制。因此，如何有效控制和優(yōu)化硬X射線的產(chǎn)生效率和能譜分布是一個亟待解決的問題。 
  
    中科院物理研究所光物理重點實驗室L05組的陳黎明、李玉同、張杰研究員與日本原子能研究開發(fā)機構(gòu)合作，利用L05組的飛秒極光裝置和實驗平臺，對倍頻后的高信噪比激光與固體靶相互作用中產(chǎn)生的Kα射線進行了研究。結(jié)果表明：高信噪比的激光脈沖可以高效地激發(fā)相對論條件下的“真空加熱”機制，產(chǎn)生的超熱電子的數(shù)量、能量及角度分布更加利于在Cu靶中有效激發(fā)Kα光子，從而克服了基頻光在硬X射線產(chǎn)生中的飽和困難，降低了本底特別是高能本底的總量并縮短了脈沖時間寬度，使對該問題的研究走出了困境。此外，還發(fā)現(xiàn)Ka光子的轉(zhuǎn)換效率與高信噪比激光的脈沖形狀關(guān)系密切，采用負啁啾的激光脈沖可以進一步優(yōu)化真空加熱的效率，使Kα光子的轉(zhuǎn)換效率達到4x10-4，這是目前同類實驗的最高值。通過連續(xù)調(diào)節(jié)壓縮光柵的間距，改變激光脈沖的形狀，進而控制超熱電子和X射線的產(chǎn)生，有望發(fā)展成為飛秒激光等離子體物理的一種新的控制方法。