高次谐波在生命科学和材料化学中的应用

高次谐波产生的原理，可以简单的描述为：在强场激光的作用下，原子会发生多种电离现象（阈上电离，隧穿电子，越势垒电离）；电子在脱离原子核后，成为自由电子，并在强场中加速，增加了电子势能；在特定力的作用下，又会以一定的概率返回母核，并辐射出高能谐波光子。

高次谐波不仅有重要的理论研究价值，而且还有重要的实用价值。

首先，利用高次谐波可以获得相干的，窄脉宽的，紫外和X射线源。这为生命科学，材料化学等的研究，提供了必不可少的工具。例如实验上已经获得了水窗波段的高次谐波辐射，（在水窗波段，2.3〜4.4nm，氧原子的吸收要比碳原子的小得多，所以这对于活的生物细胞和亚细胞结构的显微成像具有重大意义。同时，高次谐波辐射在需要时间和空间分辨的微观超快过程研究上，有着较多的应用，例如激光等离子体的论断，原子内壳层的光电子和双光子电离，材料科学和化学中的表面物理和化学研究，半导体的全息光刻，原子团簇的电子和几何结构研究等。

其次，高次谐波辐射是获得阿秒相干脉冲光源的首先。并且是突破阿秒光源。一旦突破阿秒界限，人类有可能实现原子尺度内时间分辨的梦想，如复杂分子中的电荷跃迁，分子中价电子的运动状态，等等。

高次谐波光源的特点

1.相干性好

2.深紫外波段

3.窄脉宽

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审核编辑 黄宇