Geração de Raios-X coerentes na janela de transmissão da água

• Processo: 10/09911-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2011
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2012
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Nilson Dias Vieira Junior
• Beneficiário: Rabia Qindeel Khalid
• Instituição Sede: Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN). Secretaria de Desenvolvimento Econômico (São Paulo - Estado). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 05/51689-2 - Centro de Pesquisa em Óptica e Fotônica - UNICAMP (CEPOF-UNICAMP), AP.CEPID
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Geração de Raios-X | Interação Laser-Plasma | laser de femtosegundos | Geração de harmônicos de alta ordem

Resumo

Logo após a demonstração dos primeiros lasers em 1960, imaginou-se que o conceito poderia ser estendido para a região espectral de raios X (10nm a 0.01nm). No entanto, apenas em 1984 houve a primeira demonstração de amplificação na região de raios X moles (10nm a 0.1nm) iniciando uma intensa atividade na área. A geração de radiação coerente nesta região foi obtida com sucesso em uma grande variedade de esquemas de bombeamento, e novos arranjos compactos puderam ser obtidos com o desenvolvimento dos lasers de pulsos ultracurtos. Existem vários métodos para obtenção dos lasers de raios X moles com diferentes técnicas empregadas. Dentre os comprimentos de onda destacam-se aqueles na janela de transparência da água, permitindo importantes aplicações nas ciências biológicas. É possível a obtenção de raios X a partir dos plasmas formados pela focalização de um pulso laser de curta duração sobre um alvo, produzindo íons. Estes emitem radiação coerente (harmônicos) de fótons com energia muito superior a da ligação atômica. Para pulsos de 100 femtossegundos, foram obtidos harmônicos de ordem superior à 101a, cujos fótons têm energia da ordem de 150eV. Este fenômeno tem sido estudado intensamente tanto dos pontos de vista teórico, quanto experimental. No modelo semiclássico, a emissão de HHG pode ser descrita como um elétron que tunela através de uma barreira formada pelo potencial coulombiano atômico e o campo do laser; num segundo passo, o elétron quase-livre adquire energia cinética do campo do laser, e aproximadamente meio ciclo óptico depois retorna (por meio do campo linearmente polarizado) ao íon que o originou. Finalmente o elétron recombina-se para o estado fundamental (com pequena probabilidade), emitindo um fóton com a soma das energias de ionização e cinética adquirida do laser. Tradicionalmente Raios X têm encontrado inúmeras aplicações em ciências da Vida, desde diagnóstico por imagens até tratamento de enfermidades. O potencial da produção de Raios X coerentes amplia estes usos e é simplificado pelas maneiras que ele tem sido gerado por lasers de femtossegundos, com maior benefício para os pacientes.