1。 適切なゲインメディアの欠如：
* 人口の反転： 基底状態よりも励起状態にある原子が多い集団反転を作成することは、刺激された放出に不可欠です。 X線エネルギーでは、励起状態は非常に短命であるため、重要な人口の反転を達成して維持することは非常に困難です。
* エネルギーレベル： X線遷移には、エネルギーレベルが非常に厳密に結合されたコア電子間の遷移が含まれます。これは、これらの電子を励起するために必要なエネルギーが非常に高く、レベル間のエネルギーの差も大きいことを意味します。 X線レーザーに適切なエネルギーレベルを持つ材料を見つけることは困難です。
2。 空洞の難しさ：
* 光学キャビティ： レーザーに使用される従来の光学空洞は、光子を前後に反射するために鏡に依存して、光を増幅します。ただし、X線は問題と非常に弱く相互作用します。 X線を効果的に反映し、共鳴空洞を作成できる材料を見つけることは非常に困難です。
* 回折： X線の波長は、可視光よりもはるかに短く、重大な回折効果をもたらします。これにより、空洞内のX線を閉じ込めて焦点を合わせることが困難になります。
3。 短いコヒーレンス長：
* コヒーレンス： X線光子は非常に短いコヒーレンス長で放出されます。つまり、波長の範囲が限られており、長距離で同期されていません。これにより、X線レーザー出力の全体的なコヒーレンスが制限されます。
4。 高エネルギー要件：
* 励起： X線領域で個体数の反転を達成するためにゲイン媒体をポンピングするには、多くの場合、強力なレーザーまたはシンクロトロンの形で非常に高エネルギー源が必要です。これらの情報源自体は複雑で操作が高価です。
5。 X線光学の複雑さ：
* 集中と操作： X線ビームの操作には、多層結晶やブラッグクリスタルなどの特殊な光学系が必要であり、製造して整列するのが難しい場合があります。
これらの課題にもかかわらず、X線レーザー研究では大きな進歩が遂げられています：
* 遊離電子レーザー（FEL）： FELSは、wigglerで相対的な電子を利用して、コヒーレントなX線放射を生成します。 それらはX線の強力なソースですが、大規模で複雑な施設です。
* 高調波生成（HHG）： この手法では、強いレーザーパルスをガスに集中させ、X線体制に到達できる高次高調波を生成します。 FELSほど強力ではありませんが、HHGソースはよりコンパクトで効率的になりつつあります。
X線波長で従来のレーザー作用を達成する一方で、恐ろしい課題のままですが、これらの代替アプローチは、X線科学と技術の新しいフロンティアを探索するための刺激的な可能性を明らかにしています。
