1. Gebrek aan geschikte winstmedia:

* Populatie -inversie: Het creëren van een populatie -inversie, waar meer atomen in een opgewonden toestand zijn dan de grondtoestand, is cruciaal voor gestimuleerde emissie. Bij röntgenenergieën zijn de geëxciteerde toestanden zeer kortstondig, waardoor het uiterst moeilijk is om een ​​belangrijke populatie-inversie te bereiken en te behouden.

* energieniveaus: Röntgenovergangen omvatten overgangen tussen kernelektronen, die zeer strak gebonden energieniveaus hebben. Dit betekent dat de energie die nodig is om deze elektronen op te wekken, zeer hoog is en het energieverschil tussen niveaus ook groot is. Het vinden van materialen met geschikte energieniveaus voor röntgenlasers is moeilijk.

2. Moeilijkheden met holtes:

* Optische holtes: Conventionele optische holtes die worden gebruikt voor lasers vertrouwen op spiegels om fotonen heen en weer te reflecteren, waardoor het licht wordt versterkt. Röntgenfoto's werken echter zeer zwak met materie. Het vinden van materialen die effectief röntgenfoto's kunnen weerspiegelen en een resonerende holte kunnen creëren, is uiterst uitdagend.

* diffractie: De golflengte van röntgenfoto's is veel korter dan zichtbaar licht, wat leidt tot significante diffractie-effecten. Dit maakt het moeilijk om de röntgenfoto's in een holte te beperken en te focussen.

3. Korte samenhanglengte:

* Coherentie: Röntgenfotonen worden uitgestoten met zeer korte coherentielengtes, wat betekent dat ze een beperkt bereik van golflengten hebben en niet over lange afstanden worden gesynchroniseerd. Dit beperkt de algehele coherentie van de röntgenlaseruitgang.

4. Hoge energievereisten:

* excitatie: Het pompen van een versterkingsmedium om populatie-inversie te bereiken in het röntgenregime vereist extreem hoge energiebronnen, vaak in de vorm van krachtige lasers of synchrotrons. Deze bronnen zelf zijn complex en duur om te bedienen.

5. Complexiteit van röntgenoptiek:

* focus en manipulatie: Het manipuleren van röntgenstralen vereist gespecialiseerde optica, zoals meerlagige lagen en Bragg-kristallen, die moeilijk kunnen zijn te fabriceren en aan te lijnen.

Ondanks deze uitdagingen wordt er aanzienlijke vooruitgang geboekt in röntgenalaseronderzoek:

* gratis elektronenlasers (Fels): Fels gebruiken relativistische elektronen in een wiggler om coherente röntgenstraling te genereren. Het zijn krachtige bronnen van röntgenfoto's, hoewel het grootschalige en complexe faciliteiten zijn.

* High Harmonic Generation (HHG): Deze techniek omvat het concentreren van intense laserpulsen in een gas, waardoor hoge-orde harmonischen worden geproduceerd die het röntgenregime kunnen bereiken. Hoewel niet zo krachtig als Fels, worden HHG -bronnen compacter en efficiënter.

Hoewel het bereiken van traditionele laseractie bij röntgengolflengten een formidabele uitdaging blijft, openen deze alternatieve benaderingen opwindende mogelijkheden voor het verkennen van nieuwe grenzen in röntgenwetenschappen en technologie.