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飛秒（標衡時間長短的計量單位）

次瀏覽 | 更新時間：2023-05-20

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飛秒

標衡時間長短的計量單位

飛秒（femtosecond）也叫毫微微秒，簡稱fs，是標衡時間長短的一種計量單位。1飛秒只有1秒的一千萬億分之一，即1e?15秒或0.001皮秒（1皮秒是，1e?12秒）。即使是每秒飛行30萬千米的真空中的光，在一飛秒內(nèi)，也只能走300納米。可見光的振蕩周期為1.30到2.57飛秒。極短時間的激光脈沖稱為飛秒激光，而極短時間的分子振動的檢測為飛秒檢測，極短時間的物理過程為飛秒物理，在各個科學領(lǐng)域，飛秒時間段正成為研究熱點。

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	時間
換算公式	1fs=1e-15s
比擬的單位	可見光振動周期
簡稱	fs
分類	光學

收起

用途

通過對飛秒的研究，除了揭示自然科學的奧妙之外，還促進了新型“飛秒激光”技術(shù)的應(yīng)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(xiàn)為人類提供了前所未有的全新實驗手段與物理條件，有著十分廣闊的應(yīng)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(yīng)用于包括化學鍵斷裂，新鍵形成，質(zhì)子傳遞和電子轉(zhuǎn)移，化合物異構(gòu)化，分子解離，反應(yīng)中間產(chǎn)物及最終產(chǎn)物的速度、角度和態(tài)分布，溶液中的化學反應(yīng)以及溶劑的作用，分子中的振動和轉(zhuǎn)動對化學反應(yīng)的影響等。

飛秒

原理

眾所周知，組成物質(zhì)的分子和原子，每時每刻都在快速地運動，這是微觀物質(zhì)重要的基本屬性。飛秒激光產(chǎn)生后，人類能夠在原子和電子的層面上觀察到它們超快運動的過程并加以利用。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射線飛秒激光、射線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(guī)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(shù)量的中子，實現(xiàn)激光受控核聚變的快速點火。

應(yīng)用

高功率飛秒激光可以將大氣擊穿，從而制造放電通道，實現(xiàn)人工引雷。避免飛機、火箭、發(fā)電廠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特性。在汽車制造和重型設(shè)備加工中，利用飛秒激光可以更好地加工直噴發(fā)動機噴油嘴的閥座上的噴油孔，減少噴油孔加工時的孔徑畸變，保證腔體內(nèi)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(yī)學成像和生物活體檢測、外科醫(yī)療及超小型衛(wèi)星的制造上都有其獨特的優(yōu)點和不可替代的作用。飛秒激光甚至可用于基因療法，德國科學家用它在老鼠的細胞內(nèi)進行試驗，現(xiàn)已取得顯著的成果。美國加州一家公司研制的飛秒激光視力矯正系統(tǒng)，現(xiàn)已完成了2萬次手術(shù)，為患者帶來了福音。有的科學家發(fā)現(xiàn)，利用超短脈沖激光能去掉牙的一小塊，而不影響周圍的物質(zhì)。一種無痛、且可保護周圍健康琺瑯質(zhì)的超短激光牙科術(shù)，正在人們的期望中出現(xiàn)。

特點

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)勢或特長是，它制作精確性非常高的角膜瓣厚度，其精確度(平均波動在：10～15um)是板層刀精確度(平均波動在30～45um)的3倍，而實際發(fā)生角膜瓣并發(fā)癥的概率更是低數(shù)萬倍。另外，用飛秒激光制作角膜瓣時所使用的吸引環(huán)的負壓(約35mmHg)明顯低于機械性角膜板層刀制作角膜瓣時的負壓(約65mmHg)。因此，用飛秒激光來制作角膜瓣，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、高度近視的病人來說是一大福音。

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射線自由電子激光裝置——上海軟X射線自由電子激光裝置調(diào)試工作連續(xù)取得突破性進展，2021年6月21日凌晨成功獲得首批實驗數(shù)據(jù)，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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