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第一章　绪论1

1.1　X射线区的激光1

1.1.1　背景1

1.1.2　数据基础1

1.1.3　激射介质2

1.1.4　外形结构2

1.1.5　发展阶段3

1.2.1　波长范围4

1.2　X射线区的专用定义和光学特性4

1.2.2　窗口和滤片6

1.2.3　反射器8

参考文献13

第二章　短波长激光原理14

2.1　工作模式14

2.1.1　Dicke超辐射14

2.1.2　超荧光15

2.1.3　放大的自发发射（ASE）15

2.2.1　持续时间和定义16

2.2　增益表述和要求16

2.2.2　ASE系统的增益18

2.2.3　损耗腔中的增益28

2.2.4　等离子体效应32

2.2.5　所需泵浦功率51

2.3　等离子体X射线激光增益分析技术53

2.3.1　简单的稳态解析模型53

2.3.2　速率方程数值分析57

2.4.2　泵浦装置61

2.4.1　对泵浦脉冲长度的要求61

2.4　泵浦模式和装置61

2.5　增益测量方法68

2.5.1　粒子数反转和低增益68

2.5.2　激射长度变化70

2.5.3　正交强度测量71

2.5.4　负吸收测量72

2.5.5　用反射器作多通放大73

2.6 测量仪器74

2.6.1　真空UV成象装置75

2.6.2　XUV光栅谱仪81

2.6.3　晶体谱仪83

2.6.4　X射线和XUV探测84

2.6.5　时间分辨85

2.6.6　X射线强度校正90

参考文献92

第三章　等离子体离子激发泵浦99

3.1　电子碰撞激发泵浦分析99

3.1.1　一般关系100

3.1.2　介稳能级的单极激发102

3.2.1　真空UV分子激光109

3.2 电子碰撞激发泵浦实验109

3.2.2　毛细管放电真空UV离子激射111

3.2.3　XUV等离子体离子激光111

3.3　光激发泵浦分析124

3.3.1　类氢离子分析125

3.3.2　增益的实际判据（和限制）129

3.4　光激发泵浦实验139

3.4.1　真空UV实验139

参考文献141

3.4.2　多普勒位移141

第四章　电子俘获泵浦146

4.1 电子碰撞复合泵浦分析146

4.1.1　能级结构146

4.1.2　类氢离子分析147

4.1.3　推广至非类氢离子153

4.2　复合实验：碰撞电离等离子体154

4.2.1　实验条件154

4.2.2　短脉冲加热、膨胀、冷却，激光等离子体155

4.2.3　约束在螺线管中的激光等离子体158

4.3　光电离等离子体复合泵浦分析160

4.3.1　两步泵浦161

4.3.2　类氦等离子体光电离162

4.3.3　类氖等离子体光电离164

4.4　复合实验：光电离等离子体166

4.4.1　光电离／复合泵浦类氖离子166

4.4.2　用C4+发射引发的Na8+光电离／复合泵浦168

4.5　双电子复合泵浦分析168

4.5.1　过程168

4.5.2　分析170

4.6.1　原子-离子电荷转移173

4.6　电荷转移泵浦分析173

4.6.2　分析175

4.6.3　离子-离子电荷转移177

4.7　电荷转移泵浦实验178

4.7.1 等离子体／壁垒相互作用实验178

4.7.2　与碳靶碰撞的高能Ar+束179

参考文献179

5.1.1　过程183

5.1.2　举例：类钠离子的电离183

5.1 电子碰撞电离泵浦分析183

第五章　原子和离子的电离泵浦183

5.2　离子-离子碰撞泵浦分析185

5.3　光电离泵浦分析186

5.3.1　有关过程186

5.3.2　钠和类钠离子激射187

5.3.3　其它光电离方案192

5.5　俄歇衰减泵浦分析194

5.4.2　中性氖光电离194

5.4　直接光电离泵浦实验194

5.4.1 中性钠光电离194

5.5.1　下能级空穴的产生195

5.5.2　上下能级粒子数和粒子数反转195

5.5.3　上能级俄歇位移产生连续波运转196

5.6　俄歇衰减泵浦实验196

5.6.1　俄歇衰减泵浦原子的真空UV有腔激射196

5.6.2　CuKa实验中的俄歇效应197

参考文献197

6.1.1　引言199

第六章　其它方法199

6.1　谐波产生和频率混合199

6.1.2　非线性极化201

6.1.3　特殊的工作模式201

6.1.4　X射线参量转换208

6.1.5　小结208

6.2 自由电子激光（FEL）209

6.2.1　基本原理209

6.2.2　现状212

6.3　γ射线激光（“Grasers”）215

6.3.1　引言215

6.2.3　小结215

6.3.2　γ射线激光增益分析216

6.3.3　工作模式220

6.3.4　小结226

6.4　其它方法226

6.4.1　晶体X射线激射226

6.4.2 自由电子受激跃迁229

6.4.3　受激康普顿散射230

参考文献231

6.4.4　相对论性离子的光泵231

第七章　总结、应用和展望236

7.1　等离子体激光泵浦总结236

7.1.1　有希望的泵浦方案总结236

7.1.2　效率238

7.1.3　新方案的设计准则239

7.2　X射线激光的规划特性240

7.2.1　结构241

7.2.5　准直和光束发散242

7.2.4　尺寸242

7.2.2　波长242

7.2.3　增益介质242

7.2.6　输出功率243

7.2.7　脉冲长度243

7.2.8　线宽243

7.2.9　相干性243

7.3　与其它XUV光源的比较245

7.3.1　电子碰撞光源247

7.3.2　同步辐射光源247

7.3.3　高密度等离子体X射线光源250

7.4.1　引言252

7.4　应用252

7.4.2　科学253

7.4.3　技术259

7.4.4　生物学263

7.4.5　射线医学267

7.4.6　小结268

7.5　展望269

参考文献269

符号表273

索引281