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飛秒（標衡時(shí)間長(cháng)短的計量單位）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-20

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飛秒

標衡時(shí)間長(cháng)短的計量單位

飛秒（femtosecond）也叫毫微微秒，簡(jiǎn)稱(chēng)fs，是標衡時(shí)間長(cháng)短的一種計量單位。1飛秒只有1秒的一千萬(wàn)億分之一，即1e?15秒或0.001皮秒（1皮秒是，1e?12秒）。即使是每秒飛行30萬(wàn)千米的真空中的光，在一飛秒內，也只能走300納米。可見(jiàn)光的振蕩周期為1.30到2.57飛秒。極短時(shí)間的激光脈沖稱(chēng)為飛秒激光，而極短時(shí)間的分子振動(dòng)的檢測為飛秒檢測，極短時(shí)間的物理過(guò)程為飛秒物理，在各個(gè)科學(xué)領(lǐng)域，飛秒時(shí)間段正成為研究熱點(diǎn)。

基本信息

中文名	飛秒
外文名	femtosecond
別名	毫微微秒
度量的物理量	時(shí)間
換算公式	1fs=1e-15s
比擬的單位	可見(jiàn)光振動(dòng)周期
簡(jiǎn)稱(chēng)	fs
分類(lèi)	光學(xué)

收起

用途

通過(guò)對飛秒的研究，除了揭示自然科學(xué)的奧妙之外，還促進(jìn)了新型“飛秒激光”技術(shù)的應用和發(fā)展。飛秒激光是一種周期可以用飛秒計算的超強超短脈沖激光。它的出現為人類(lèi)提供了前所未有的全新實(shí)驗手段與物理條件，有著(zhù)十分廣闊的應用前景。采用這種超強的短脈沖激光的飛秒檢測特別可以應用于包括化學(xué)鍵斷裂，新鍵形成，質(zhì)子傳遞和電子轉移，化合物異構化，分子解離，反應中間產(chǎn)物及最終產(chǎn)物的速度、角度和態(tài)分布，溶液中的化學(xué)反應以及溶劑的作用，分子中的振動(dòng)和轉動(dòng)對化學(xué)反應的影響等。

飛秒

原理

眾所周知，組成物質(zhì)的分子和原子，每時(shí)每刻都在快速地運動(dòng)，這是微觀(guān)物質(zhì)重要的基本屬性。飛秒激光產(chǎn)生后，人類(lèi)能夠在原子和電子的層面上觀(guān)察到它們超快運動(dòng)的過(guò)程并加以利用。在高強度飛秒激光的作用下，氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)物質(zhì)會(huì )在瞬息間變成等離子體。高功率飛秒激光與電子束碰撞，能夠產(chǎn)生X射線(xiàn)飛秒激光、射線(xiàn)激光以及正負電子對。此外，利用飛秒激光能夠有效地加速電子，使加速器的規模得到上千倍的壓縮。高功率飛秒激光與物質(zhì)相互作用，能夠產(chǎn)生足夠數量的中子，實(shí)現激光受控核聚變的快速點(diǎn)火。

應用

高功率飛秒激光可以將大氣擊穿，從而制造放電通道，實(shí)現人工引雷。避免飛機、火箭、發(fā)電廠(chǎng)因天然雷擊而造成的災難性破壞。飛秒激光用于切割易碎的聚合物，不致改變其重要的生物化學(xué)特性。在汽車(chē)制造和重型設備加工中，利用飛秒激光可以更好地加工直噴發(fā)動(dòng)機噴油嘴的閥座上的噴油孔，減少?lài)娪涂准庸r(shí)的孔徑畸變，保證腔體內壁的平整度。

由于飛秒激光具有快速和高分辨率特性，它在病變早期診斷、醫學(xué)成像和生物活體檢測、外科醫療及超小型衛星的制造上都有其獨特的優(yōu)點(diǎn)和不可替代的作用。飛秒激光甚至可用于基因療法，德國科學(xué)家用它在老鼠的細胞內進(jìn)行試驗，現已取得顯著(zhù)的成果。美國加州一家公司研制的飛秒激光視力矯正系統，現已完成了2萬(wàn)次手術(shù)，為患者帶來(lái)了福音。有的科學(xué)家發(fā)現，利用超短脈沖激光能去掉牙的一小塊，而不影響周?chē)奈镔|(zhì)。一種無(wú)痛、且可保護周?chē)】惮m瑯質(zhì)的超短激光牙科術(shù)，正在人們的期望中出現。

特點(diǎn)

與機械性角膜板層刀相比，飛秒激光用于LASIK近視手術(shù)中制作角膜瓣，其最大的優(yōu)勢或特長(cháng)是，它制作精確性非常高的角膜瓣厚度，其精確度(平均波動(dòng)在：10～15um)是板層刀精確度(平均波動(dòng)在30～45um)的3倍，而實(shí)際發(fā)生角膜瓣并發(fā)癥的概率更是低數萬(wàn)倍。另外，用飛秒激光制作角膜瓣時(shí)所使用的吸引環(huán)的負壓(約35mmHg)明顯低于機械性角膜板層刀制作角膜瓣時(shí)的負壓(約65mmHg)。因此，用飛秒激光來(lái)制作角膜瓣，可以大大提高準分子激光治療近視的手術(shù)安全性，尤其對角膜偏薄、角膜曲率變異大、高度近視的病人來(lái)說(shuō)是一大福音。

相關(guān)事件

2021年6月，我國首次獲得飛秒成像X光照片，完成相干衍射成像。我國首臺X射線(xiàn)自由電子激光裝置——上海軟X射線(xiàn)自由電子激光裝置調試工作連續取得突破性進(jìn)展，2021年6月21日凌晨成功獲得首批實(shí)驗數據，首次獲得飛秒尺度的“水窗”波段X光照片。

參考資料

[1]

我國首次獲得飛秒成像 X 光照片，完成相干衍射成像 - IT之家 · IT之家[引用日期2021-06-26]

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