X射線激光光源是受激輻射式光頻放大器(激光)可產(chǎn)生相干、共線、強(qiáng)度極高的單色光。在X射線至紫外光波長范圍內(nèi)的激光由于用途廣泛，目前研究、發(fā)展迅速。

       原子中處于基態(tài)的電子在吸收波長為λ的光子能量后，將躍遷到一能級(jí)較高的軌道。通常受激電子會(huì)立即自發(fā)地返回到基態(tài)，并輻射出波長相同的光子。但也會(huì)出現(xiàn)電子落人中間態(tài)(亞穩(wěn)態(tài))的情況，在此中間態(tài)，電子自發(fā)躍遷到基態(tài)的概率很小，從而使得這些電子陷落于此中間態(tài)中。波長為λ的激發(fā)輻射不斷將電子提升到這種亞穩(wěn)態(tài)，并將最終導(dǎo)致總體逆轉(zhuǎn)，出現(xiàn)處于亞穩(wěn)態(tài)的電子多于基態(tài)電子的現(xiàn)象。每個(gè)原子中僅有一個(gè)特定電子經(jīng)受這種轉(zhuǎn)換。

 X射線激光光源發(fā)射光譜

       在一定條件下，處于亞穩(wěn)態(tài)的電子會(huì)向基態(tài)躍遷，并輻射出能量，其對(duì)應(yīng)的波長為λ。(1,<入)。這一轉(zhuǎn)換可以由波長為λ。的  輻射受激產(chǎn)生。該輻射不能被吸收。當(dāng)一個(gè)亞穩(wěn)態(tài)原子回復(fù)基態(tài)，其輻射能量將立郎激發(fā)其他亞穩(wěn)態(tài)原子衰變，產(chǎn)生波長為λ。的強(qiáng)輻射。此即我們所想要得到的能量輻射-激光。

       產(chǎn)生X射線激光的困難主要有兩點(diǎn):一是隨著從亞穩(wěn)態(tài)到基態(tài)能量間隔的增加，相應(yīng)的狀態(tài)壽命減少，從而很難保持其總體逆轉(zhuǎn)性能;二是很難實(shí)現(xiàn)激光X射線的反射。

       軟X射線激光處于4~40nm范圍，在光譜學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用較少。但現(xiàn)階段的技術(shù)已可以將用作原始激發(fā)源的激光脈沖能量的大約百分之幾轉(zhuǎn)換成非相干X射線。將可利用的光譜范圍從軟X射線擴(kuò)展到硬X射線，應(yīng)用于X射線衍射和吸收光譜。

       利用超短脈沖激光和高次諧波發(fā)生器是發(fā)展實(shí)驗(yàn)室型相干X射線源的途徑之一，目前可以達(dá)到2.3~4.4nm的波長范圍。由激光等離子體也可以產(chǎn)生硬X射線，例如Si、Ti、Cu的特征X射線等。因此我們期待X射線激光能在不遠(yuǎn)的將來取得顯著進(jìn)展，以期在X射線光譜領(lǐng)域獲得較大應(yīng)用，較大程度地改善XRF的檢出限和靈敏度。