Оптимальные условия для максимально эффективной работы лазерных плазменных ускорителей
17.09.2017
Традиционные ускорители электронов давно уже стали одним из основных видов научных инструментов, чрезвычайно интенсивные и короткие импульсы излучения, вырабатываемые синхротронами и лазерами на свободных электронах, позволяют ученым изучать материю и процессы, происходящие на атомарном масштабе. Но даже самые маленькие ускорители электронов занимают сейчас площадь, сопоставимую с площадью футбольного поля.
Альтернативной традиционным технологиям ускорения электрона является лазерно-плазменный метод ускорения, которые при небольших размерах ускорителя позволяет получить луч разогнанных электронов высокой интенсивности. Но у ускорителей такого типа есть один недостаток - при их помощи очень тяжело получить устойчивый луч электронов со стабильной яркостью. И эта проблема была решена физиками из исследовательского центра HZDR (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf), Германия, которым удалось определить ряд параметров для создания оптимальных условий работы лазерно-плазменного ускорителя электронов.
Принцип, лежащий в основе технологии лазерно-плазменного ускорения, достаточно прост, луч мощного лазера фокусируется в среде газа, который под его воздействием превращается в плазму, в ионизированное состояние материи. Энергия лазерного луча заставляет электроны покинуть пределы их "родных" атомов, что создает в объеме плазмы своего рода "пузырь" сильного электрического поля. Эта область электрического поля, которая движется за импульсом лазерного света, представляет собой волну, движущуюся почти со скоростью света. И электроны, попавшие в ловушку на гребне этой волны, также разгоняются почти до скорости света. Воздействие на эти электроны дополнительным импульсом лазерного света производит яркие и сверхкороткие импульсы рентгена, при помощи которых ученые "просвечивают" исследуемые образцы различных материалов.
Сила вторичного рентгеновского излучения напрямую зависит от количества высокоэнергетических электронов, задействованных в этом процессе. Однако, при разгоне большого количества электронов плазменная волна затухает вследствие влияния эффектов, связанных с этими электронами и их электрическим полем, которое, к тому же, пагубно влияет и на форму луча. Искаженная форма луча и нестабильность плазменной волны, приводят к тому, что в луче присутствуют электроны с различным уровнем их энергии и другими параметрами.
"Но для того, чтобы можно было использовать электронный луч для проведения высокоточных экспериментов, требуется стабильный луч, состоящий из электронов с одинаковыми параметрами" - рассказывает ученый-физик Джурьен Питер Куперус (Jurjen Pieter Couperus), - "Все электроны луча должны находиться в правильном месте в правильное время".
Ученые из HZDR провели ряд работ, направленных на улучшение качества электронного луча, вырабатываемого лазерно-плазменными ускорителями. Они нашли, что добавка небольшого количества азота к гелию, который используется для создания плазмы, значительно улучшает ситуацию. "Мы можем управлять количеством электронов, "катающихся" на плазменной волне, меняя концентрацию азота" - объясняет Джурьен Питер Куперус, - "В своих экспериментах мы выяснили, что идеальным вариантом является случай, когда плазменная волна несет электроны, суммарный заряд которых равен ровно 300 пикокулонам. Даже самое малое отклонение от этой величины в любую сторону приводит к рассеиванию энергии, что снижает качество вырабатываемого луча".
Проведенные вычисления показали, что для генерации высококачественного еще требуется, чтобы пиковый ток движения электронов на гребне плазменной волны был не менее 50 килоампер.
"Используя сверхкороткие импульсы петаваттного лазера DRACO, мы сможем обеспечить генерацию высококачественного электронного луча при пиковом токе в 150 килоампер" - рассказывает Джурьен Питер Куперус, - "Это превысит возможности всех современных крупномасштабных ускорителей электронов на целых два порядка. И это позволит нам создать весьма компактные источники рентгеновского излучения следующего поколения".
<< Назад: Дебют робота-дирижера 18.09.2017
>> Вперед: Обнаружены нейроны жажды 17.09.2017
Последние новости науки и техники, новинки электроники:
Нанорешетка прочнее титана
13.02.2025
Создание легких и прочных материалов всегда было одной из ключевых задач для инженеров и ученых. Особенно актуальна эта проблема для аэрокосмической отрасли, где снижение веса конструкций может привести к значительной экономии топлива и повышению эффективности. Традиционные материалы, такие как алюминий и титан, обладают ограничениями, а углеродное волокно, хотя и является прорывным материалом, не всегда может обеспечить необходимые характеристики. И вот, исследователи из Университета Торонто представили революционный материал, который может кардинально изменить ситуацию.
Ученые разработали уникальный материал, который сочетает в себе легкость и высочайшую прочность. Секрет этого достижения заключается в использовании наноструктурированных материалов, которые имитируют природные формы, такие как кости, ракушки или соты. Эти формы обеспечивают равномерное распределение нагрузки, предотвращая образование слабых мест, где может начаться разрушение.
Для поиска оптимальных форм исслед ...>>
Отцовство меняет мозг
13.02.2025
Беременность - это удивительный период, полный перемен и адаптации, не только для будущей матери, но и для отца. Долгое время считалось, что изменения в мозгу происходят только у женщин, связанные с гормональными и физиологическими процессами вынашивания и рождения ребенка. Однако, новые исследования показывают, что мозг мужчины также претерпевает значительные трансформации в этот период, хотя и менее очевидные.
Ученые выявили, что у мужчин, готовящихся стать отцами, увеличивается количество серого вещества в определенных областях мозга. Речь идет о зонах, которые отвечают за родительскую мотивацию, эмпатию и внимание. Эти изменения связаны с гормональной перестройкой организма мужчины, что способствует формированию тесной связи с ребенком еще до его рождения. Интересно, что подобные изменения наблюдаются и у женщин, но в их случае они более интенсивны и обусловлены физиологическими процессами беременности и родов.
Эти трансформации в мозгу родителей являются результатом нейропла ...>>
Система помощи водителю God's Eye
12.02.2025
Китайская компания BYD представила свою новую усовершенствованную систему ADAS под названием "Глаз Бога" (God's Eye), которая обещает стать настоящим прорывом в области автомобильных технологий.
Особенностью системы "Глаз Бога" является то, что компания BYD планирует оснащать ею все свои модели, даже самые доступные. Это может кардинально изменить ситуацию на рынке электромобилей, сделав передовые функции помощи водителю доступными для более широкого круга потребителей. Система "Глаз Бога" имеет три уровня, каждый из которых разработан для разных моделей автомобилей и ценовых категорий.
Система начального уровня God's Eye C ориентирована на доступные автомобили BYD, включая хэтчбек Seagull, стоимость которого в Китае начинается от 69 800 юаней (примерно 8610 евро). Эта недорогая система использует кластер из трех камер, расположенных за лобовым стеклом, и работает на базе платформы DiPilot 100, имеющей вычислительную мощность 100 TOPS. God's Eye C включает в себя 12 камер (три с ...>>
Гаджет для незрячего бейсбольного болельщика
12.02.2025
Спорт играет огромную роль в жизни многих людей, но, к сожалению, не все имеют возможность наслаждаться им в полной мере. Люди с нарушениями зрения могут испытывать трудности в восприятии происходящего на поле, особенно в таких динамичных видах спорта, как баскетбол, бейсбол и американский футбол. Однако, благодаря новым технологиям, у них появляется возможность "видеть" спорт по-новому.
Компания OneCourt при поддержке Microsoft разработала уникальное устройство, которое поможет людям с нарушениями зрения следить за ходом игры. Это миниатюрная версия поля размером с планшет, которая с помощью вибраций будет информировать о движении мяча и важных моментах игры, таких как голы и тачдауны, а также о текущем счете матча. В ближайшем будущем разработчики планируют адаптировать устройство и для других видов спорта, таких как хоккей и футбол.
Устройство получает информацию о ходе игры непосредственно с поля, используя данные от организаторов профессиональных матчей о движении игроков и ...>>
Музыка заставляет нас двигаться
11.02.2025
Музыка обладает удивительной силой - она способна заставить нас двигаться, даже если мелодия нам не по душе. Это явление давно интересовало ученых, и вот новое исследование, проведенное в университете Конкордия в США, пролило свет на этот феномен. Оказывается, ритм музыки стимулирует мозг и тело к действиям, независимо от наших вкусовых предпочтений.
В ходе эксперимента участникам предлагалось слушать разные музыкальные треки, при этом они были подключены к специальным устройствам, которые фиксировали их спонтанные телодвижения. Результаты показали, что даже музыка, которая им не нравилась, вызывала различные движения тела. Это удивительное открытие подтверждает гипотезу о том, что музыка оказывает глубокое физиологическое воздействие на человека.
Эксперты объясняют этот феномен тем, что ритм музыки активизирует определенные участки мозга, в том числе те, которые отвечают за движение и чувство удовольствия. Именно поэтому нам так трудно усидеть на месте, когда мы слышим заводную ...>>
Случайная новость из Архива Новые импульсные преобразователи RECOM с увеличенным выходным током
09.04.2021
Компания RECOM увеличила диапазон номинальных выходных токов неизолированных импульсных изделий серии RPMH с 0,5 до 1,5 А, при этом сохранив их размеры благодаря технологии 3D Power Packaging. Новые преобразователи с высоким КПД доступны в миниатюрных корпусах с размерами 12,19 х 12,19 х 3,75 мм и имеют выходные напряжения 3,3; 5; 12; 15 и 24 В с возможностью подстройки. Входное напряжение составляет до 60 В, а рабочая температура может достигать 100°C, и даже выше при пониженной мощности.
Преобразователи имеют функции удаленного управления включением и выключением, регулирования выходного напряжения и отслеживания его уровня, а также защиту от короткого замыкания на выходе, перегрузки по току и перенапряжения. Серия соответствует требованиям стандарта EN55032 класса B по ЭМС при использовании внешнего фильтра.
Технология 3D Power Packaging компании RECOM позволила разместить RPMH-1.5 в 25-контактном корпусе LGA с шестигранным экранированием для оптимизации ЭМС и тепловых характеристик. Для тестирования производительности и всех функций конверторов доступна отладочная плата RPMH-1.5-EVM-1.
Увеличение выходного тока конверторов в три раза значительно расширяет спектр их использования, кроме того, широкий диапазон входных напряжений до 60 В особенно ценен в системах с питанием 48 В и в бортовом автомобильном оборудовании, где могут возникать скачки напряжения.
|
Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники
Главная страница | Библиотека | Статьи | Карта сайта | Отзывы о сайте

www.diagram.com.ua
2000-2025