پراش پرتو ایکس با تفکیک زمانیِ نانوثانیه‌ای

در پژوهش‌هایی که با پراش پرتو ایکس با تفکیک زمانی نانوثانیه‌ای (لاریس ودیگر ) در مورد ساختار سیلیسیوم در اثنای تاب‌کاری لیزری تپیده به عمل آمده، از یک چشمۀ پرتو ایکس سینکروترونی استفاده شده است. در این آزمایش‌ها تفکیک زمانی، نسبت به آن‌چه از چشمه‌های پرتو ایکس معمولی به دست می‌آید، هزار بار بیش‌تر بوده است. نتایج این آزمایش‌ها اطلاعات منحصر به فردی دربارۀ فرایند تاب‌کاری لیزری (پت و دیگر ) در سیلیسیوم فراهم می‌آورد ، و هم‌چنین امکان استفاده از چشمه‌های سینکروترونی را برای پژوهش در انواع پدیده‌های ساختاری گذرا، در مقیاس زمانی نانوثانیه (〖10〗^(-6) ثانیه) نشان می‌دهد.
این اندازه‌گیری‌ها در چشمۀ سینکروترون انرژی بالای کُرنل (CHESS)، با استفاده از ساختار زمانی تپیده‌ای که ذاتی چشمه‌های تابش سینکروترونی است، انجام شدند. پژوهشگران آزمایشگاه ملی اُک‌ریج و CHESS با هم‌زمان کردن شلیک تپ‌های لیزری 15 نانوثانیه‌ای از یک لیزر یاقوتی و با تپ‌های پرتو ایکس 0/15 نانوثانیه‌ای از CHESS، توانستند دربارۀ ساختار شبکه‌ای (واتنیدگی گرمایی) سیلیسیوم، هم در اثنای تابش‌دهی و هم پس از آن، تحقیق کنند. به این منظور از نمایۀ بازتاب پرتو ایکس بزرگ با تفکیک زمانی استفاده شد. توزیع‌های واتنیدگی گرمایی از تحلیل توزیع زاویه‌ای پراکندگی پرتو ایکس به دست آمد که به این وسیله، توزیع‌های دمای شبکه‌ای با تفکیک زمانی تعیین شدند. به این ترتیب اولین اندازه‌گیری‌های دما و شیب دما در سیلیسیوم در اثنای تاب‌کاری لیزری تپیده به عمل آمده است (لارسون و دیگر).
این نتایج مستقیماً نشان دادند که تاب‌کاری لیزری تپیده در سیلیسیوم مستلزم ذوب گرمایی یک لایۀ سطحی نازک (کوچک‌تر از 1 میکرون) و به دنبال آن تبلور مجدد رونشستی سریع در نتیجۀ شارش گرما به درون کپه است. این اندازه‌گیری‌ها با مطالعات نورشناختی (لاؤندز و دیگر 1983) و اندازه‌گیری‌های رسانایی الکتریکی (گالوین و دیگر ) سازگاری داشتند. نتایج پرتو ایکس بار دیگر نشان دادند که در محدودۀ عدم قطعیت 50ـ75 درجۀ سلسیوس، دمای سطح مشترک جامد ـ مایع در سرتاسر فاز ذوب شدۀ فرایند تاب‌کاری، در نقطۀ ذوب سیلیسوم (1410℃) بود. شیب‌های گرمایی در زیر سطح مشترک در خلال فاز ذوب 2000℃/μm و در خلال فاز رشد دوبارۀ فرایند تاب‌کاری 1000℃/μm بودند. آزمودن مدل‌های شارش گرمایی و رشد بلور تحت شرایط بسیار نامتعادل مستلزم داشتن اطلاعات مفصلی از این دست است. این نتایج نشان دهندۀ توانایی عظیم چشمه‌های سینکروترونی برای پژوهش‌های بی‌درنگ تبدیلات فاز، و پدیده‌های ساختاری گذرایی هستند که در مقیاس زمانی نانوثانیه روی می‌دهند؛ هم‌چنین، حاکی از آنند که حتی اندازه‌گیری‌های با تفکیک زمانی کم‌تر از نانوثانیه نیز با استفاده از روش‌های خاص ممکن خواهد بود.