Jaromíru Chalupskému byla udělena cena FELs of Europe

Dr. Jaromír Chalupský, zástupce vedoucího Oddělení radiační a chemické fyziky Fyzikálního ústavu AV ČR, získal ocenění FELs of Europe Award on Photon Transport and Diagnostics 2018 za vynikající příspěvek k fotonové diagnostice laserů s volnými elektrony (FEL – free-electron laser), vedení, charakterizaci a úpravě jejich svazků a FEL instrumentaci vůbec.

Ocenění reflektuje zejména vhled Jaromíra Chalupského do zásadního problému charakterizace fokusovaných XUV/rtg. laserových svazků ve fokusu a v jeho blízkosti. V důsledku velmi vysokých intenzit a fluktuací parametrů svazku výstřel od výstřelu zde není možno úspěšně aplikovat tradiční metody, jež se osvědčily například při charakterizaci svazků synchrotronového záření. Již před více než deseti lety Dr. Chalupský rozeznal a využil potenciál technik ablačních otisků (imprintů) k tomuto účelu. Tyto metody se mu podařilo rozvinout tak, že daleko přesáhl počáteční cíl přesného a spolehlivého stanovení plochy svazku ve fokusu.

Svou prací Dr. Chalupský rozšířil využitelnost zmíněných technik pro charakterizaci negaussovských svazků. To je velmi důležité, neboť svazky krátkovlnných laserů, hlavně těch, jež pracují v režimu SASE (Self Amplified Spontaneous Emission), jsou jen málokdy gaussovské. Pro tento účel vyvinul a využil metodu fluenčního skenu fokusovaného svazku (f-scan). Tato technika umožňuje rekonstruovat rozdělení intenzity ve svazku jen z jeho ablačních kontur vytvořených při různých plošných hustotách energie (fluencích). S využitím vhodných optických nástrojů tak lze diagnostikovat FEL svazek přímo ve vakuové interakční komoře bez potřeby jejího zavzdušnění a vyjmutí ozářeného vzorku k analýze ex situ. To přináší výraznou úsporu cenného pracovního času extrémně vytížených FEL zdrojů.

Dr. Chalupský vyvinul a uplatnil také specifickou techniku z-scan pro stanovení podélného rozložení intenzity ve fokusovaných svazcích XUV/rtg. laserů. Kromě ablace využil k vytváření otisků i desorpce materiálů indukované krátkovlnnými lasery. Techniku ablačních a desorpčních imprintů pak dále rozvinul až do stupně, jenž mu umožnil získat informace o fázových a koherenčních vlastnostech FEL záření. Kromě toho vytvořil řadu teoretických koncepcí a postupů poskytujících detailnější a věrnější obraz procesů probíhajících při interakci velmi intenzívního XUV/rtg. záření s hmotou.

Letos byla cena udělena na mezinárodní konferenci PhotonDiag 2018 – Workshop on FEL Photon Diagnostics, Instrumentation and Beamlines Design konané v Hamburku 17. – 19. září 2018. Tento workshop, čtvrtý v pořadí, byl organizován ve spolupráci FELs of Europe Collaboration, DESY Photon Science a European XFEL. Držitel ceny kromě diplomu obdrží také odměnu ve výši 1000 eur a příležitosti představit výsledky oceněného výzkumu zvanou přednáškou. Dr. Chalupský je také teprve druhým držitelem ocenění v jeho historii.

V roce 2017 se stal prvním laureátem ceny Dr. Diling Zhu, kmenový pracovník Hard X-ray Department na Linac Coherent Light Source (LCLS) ve Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) v Kalifornii, za stěžejní přínos k vývoji nových rtg. FEL nástrojů a uspořádání, jako je multiplexování na tenkých krystalech, krystalové děliče svazku a zpožďovače impulzů, schémata a nástroje pro přesné sčasování FEL impulzů a spektrometr jednotlivých impulzů LCLS záření využívající tenkých krystalů.

Podrobný popis oceněných metod a výsledků je podán v publikacích:

1. J. Chalupský a kol.: Characteristics of focused soft X-ray free-electron laser beam determined by ablation of organic molecular solids, Opt. Express 15, 6036 (2007).
2. J. Chalupský a kol.: Non-thermal desorption/ablation of molecular solids induced by ultra-short soft x-ray pulses, Opt. Express 17, 208 (2009).
3. J. Chalupský a kol.: Spot size characterization of focused non-Gaussian X-ray laser beams, Opt. Express 18, 27836 (2010).
4. J. Chalupský a kol.: Fluence scan: unexplored property of a laser beam, Opt. Express 21, 26363 (2013).
5. J. Chalupský a kol.: Imprinting a focused X-ray laser beam to measure its full spatial characteristics, Phys. Rev. Appl. 4, 014004 (2015).