近期，中国科学院上海光学精密机械研究所超强激光科学与技术全国重点实验室，与中国工程物理研究院激光聚变研究中心等单位，在超强超短激光驱动的高亮度Betatron X射线源研究中取得重要进展。实验室的研究团队依托上海超强超短激光实验装置（SULF）拍瓦重频激光系统，成功驱动产生了高亮度Betatron X射线源。相关成果以“High-brightness betatron X-ray source driven by SULF-1 PW laser”为题发表在High Power Laser Science and Engineering期刊上。
图1. 拍瓦重频激光驱动产生高亮度Betatron X射线源：
(a) 实验装置布局示意图；(b) 辐射源性能特征；(c) 典型成像应用示例。
随着激光尾场电子加速器技术的不断发展，尤其在小型化和稳定化方面的进展，基于该技术的台式X射线辐射源展现出了巨大的应用潜力。研究团队利用SULF-1 PW超强超短激光装置成功产生了具有微米级光源尺寸、飞秒级脉冲宽度以及毫弧度级发散角的Betatron辐射。该辐射的能谱范围覆盖数十keV以上，为高对比度成像和超快过程探测提供了革命性的工具。
图2. Betatron X射线光源的性能对比：与其他激光装置驱动X射线源在峰值亮度、光子数和临界能量上的比较
实验结果表明，该Betatron X射线源的临界能量达到22±5 keV，单次X射线通量在5-30 keV能段内高达4×109光子/发，峰值亮度突破1.0×1023 photons·s-1·mm-2·mrad-2·0.1%BW-1，已接近第三代同步辐射光源的性能。与传统大型加速器光源相比，这种激光驱动的台式化方案不仅具有超高亮度，还具备超快时间分辨率，为材料科学、生命科学等领域的微观动态研究开辟了全新的发展方向。
相关工作得到国家自然科学基金、中国科学院基础研究青年科学家项目、中国科学院战略性先导科技专项B类、上海市学术带头人计划、科技部国家重点实验室专项以及中国科学院青年创新促进会等基金支持。
