X선관은 방사선 촬영에 널리 보급되고 경제적인 소스이지만, 싱크로트론은 빔 라인의 높은 밝기를 활용하여 새로운 고해상도 영상 기법을 열었으며, 이는 상당한 크기의 증가를 대가로 한다.
레이저 가속 전자를 이용한 X선 생성
향후 수십 년간 고강도 레이저는 매우 소형화된 장치 내에서 단시간 펄스 및 작은 스팟 크기와 함께 고체 또는 기체 표적으로부터 MeV에서 GeV에 이르는 에너지 범위의 전자를 가속시키는 독보적인 능력을 제공합니다. 이러한 전자는 브렘스트라헐룽(Bremstrahlung), K-알파 방출, 베타트론(Betatron), 역 콤프턴 산란(ICS) 또는 자유 전자 레이저(FEL) 등 다양한 과정을 통해 고휘도 X선 복사로 변환될 수 있습니다.
브렘스트라헐룽은 전자의 에너지를 광범위한 스펙트럼으로 변환하는 고체 표적을 포함하는 반면, K-알파 및 K-베타 전이에 해당하는 사용된 물질에 특정한 협대역 선을 나타냅니다. 소스의 스팟 크기는 레이저 스팟 크기에 해당하지만, 방출은 넓습니다.
자유 전자 레이저(FEL) 과정은 cm 주기의 자기 언듈레이터를 사용하여 상대론적 전자를 진동시켜 전자 에너지에 따라 연 X선에서 경 X선 범위의 지향성 X선 방출을 생성하는 것으로 구성됩니다.
역콤프턴 산란(ICS) 과정은 강렬한 역방향 레이저 펄스가 광학 언듈레이터 역할을 하여 상대론적 전자를 마이크로미터 규모로 진동시키며, 전자 에너지에 따라 경질 X선에서 감마선 범위에 이르는 지향성 X선 방출을 생성합니다. X선 빔의 밝기는 전자 빔의 전하량과 방출도에 따라 달라집니다. 상호작용 레이저는 기존 RF 기반 가속기와 결합하거나, 소형 레이저 플라즈마 기반 가속기와 결합할 수 있습니다.
베타트론 방출은 레이저 웨이크필드 가속기 내에서 발생하는 자기 진동 과정을 활용하는 것으로, 경질 X선 영역에서 방향성 X선 방출을 생성합니다. 이는 초단펄스 지속시간과 작은 스팟 크기를 가지며, 특유의 싱크로트론 유사 형태를 지닌 광대역 스펙트럼을 갖습니다.
Amplitude전문성
Amplitude는 X선 생성을 위한 고강도 초고속 레이저 공급 분야에서 20년 이상의 경험을 보유하고 있습니다. 선구적인 작업은 기록적인 피크 출력 달성 능력과 유연성 덕분에 TiSa 기술로 시작되었습니다.
최근에는 미터급 OPCPA(Optically Pumped Surface-Cavity Amplifier) 소스가 이를 계승하며 새로운 메커니즘을 개척하고 있습니다. 현재 산업 및 의료용으로 고유량·고휘도 X선 소스 개발을 목표로, 소형 고평균출력 이테르븀 레이저를 활용한 여러 X선 소스 개발이 진행 중입니다.
