التحليل الطيفي الأتوثاني في نطاق الأشعة السينية اللينة يفتح الباب أمام ديناميكا الشحنة واللف والمدارات في الفلزات الانتقالية على مقاييسها الزمنية الخاصة. ومع ذلك، حتى الآن كانت المصادر الأتوثانية المُتحكم في طورها محصورة في طاقات أقل من حوالي 450 إلكترون فولت، والتجربة الوحيدة لتطابق الطور فوق 1 كيلوإلكترون فولت استخدمت نبضات متعددة الدورات دون تحكم في الـ CEP. هذا العمل يقف بجوار الأبحاث حول توليد النبضات شبه الدورية والتحليل الطيفي الأتوثاني في "نافذة الماء"، لكنه يتميز بأنه ولأول مرة يجمع بين تطابق الطور في وسط محايد، والتحكم في الـ CEP، وقابلية توسيع الطاقة في نطاق الكيلوإلكترون فولت.
استُخدم ليزر مثبت الـ CEP يعتمد على التضخيم البصري البارامتري ثنائي النبض المزاح (DC-OPA) بطاقة تصل إلى 48 ملي جول وطول موجة قابل للضبط بين 2.26 و2.68 ميكرومتر. رُكزت النبضات بمرآة مقعرة بعدها البؤري 3 أمتار في خلية غازية تحتوي الهيليوم بطول 50 ملم وضغط حوالي 1 ضغط جوي. تحقق تطابق الطور عبر تأين ضعيف (η=ηc/2) ونصف قطر حزمة كبير عند البؤرة (~200 ميكرومتر)، مما خفض الضغط المطلوب بعشرة أضعاف مقارنة بالتركيز الشديد. سُجلت الأطياف بمطياف حيود مزود بكاشف CCD.
تم الحصول على توافقيات عالية بحدود تصل إلى 1.2 كيلوإلكترون فولت عند طول موجة الضخ 2.68 ميكرومتر. كان اعتماد الإشارة على الضغط تربيعيًا، مما يؤكد التراكم المتماسك عند تطابق الطور. لوحظ تضمين واضح للطيف عند تغيير الـ CEP: وصل انزياح الحدود إلى 100 إلكترون فولت، والمنطقة المستمرة بعرض يصل إلى 300 إلكترون فولت تقابل مدة محدودة بفورييه تبلغ 12 أتوثانية. في نطاق الحواف L للفلزات الانتقالية، تم الحصول على طيف مستمر بمدة تقدر بـ 32 أتوثانية. تم عرض مطيافية XANES واسعة النطاق على الحواف L للتيتانيوم والحديد والكوبالت والنيكل وحافة K للأكسجين في قياس واحد.
يسد هذا العمل فجوة طويلة الأمد بين طاقات الفوتونات عند الكيلوإلكترون فولت والإشعاع الأتوثاني المتحكم في طوره. على عكس الأساليب السابقة التي تتطلب تأينًا قويًا أو ضغوطًا عالية، تستخدم هذه الطريقة تركيزًا حرًا بطول متر وضغطًا منخفضًا، مما يبسط الهندسة ويفتح الطريق لتوسيع الطاقة. هذا هو أول عرض تجريبي لانبعاث يعتمد على الـ CEP مع تطابق الطور في الهيليوم المحايد حتى 950 إلكترون فولت، وهو ضعف الرقم القياسي السابق لهذه المصادر.
زيادة طول موجة الضخ إلى 3 ميكرومتر وطاقة النبضة ستسمح برفع الحدود إلى 1.5 كيلوإلكترون فولت، والانتقال إلى نبضات نصف دورة سوف يوسع الطيف المستمر إلى حوالي 750 إلكترون فولت. زيادة طاقة الليزر ستمكن من تكبير المقطع العرضي للحزمة وبالتالي إنتاج التوافقيات دون فقدان تطابق الطور. سيؤسس هذا الأساس للتحليل الطيفي الأتوثاني للمواد المغناطيسية والكمومية والمواد شديدة الترابط.
يفتح المصدر إمكانية دراسة إزالة المغناطيسية فائقة السرعة، ونقل اللف، وديناميكا الارتباطات الإلكترونية في الفلزات الانتقالية بدقة زمنية أقل من الفيمتوثانية. كما أنه قابل للتطبيق في التحليل الطيفي الانتقائي للعناصر في "نافذة الماء" للأنظمة البيولوجية والكيميائية.
زيادة طاقة نبضات الليزر وحجم الحزمة لرفع إنتاج التوافقيات. الانتقال إلى نبضات نصف دورة للحصول على أطياف مستمرة أوسع وإجراء أولى التجارب الأتوثانية بدقة زمنية على الحواف L للفلزات الانتقالية.
يرتبط هذا العمل مباشرة بالمشكلة غير المحلولة المتعلقة بمراقبة ديناميكا الشحنة واللف والمدارات في المواد شديدة الترابط على المقاييس الأتوثانية. إنه يوفر الأداة المفقودة لاختبار التنبؤات النظرية حول ديناميكا اللف فائقة السرعة ونقل الطاقة في الأنظمة المغناطيسية.
المدة المقدرة للنبضة وهي 12 أتوثانية أقل من وحدة الزمن الذرية الواحدة (24 أتوثانية)، والتي تُعتبر المقياس المميز لحركة الإلكترون في الذرة.