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科學家馴服電子束,用“甜甜圈激光”產生更亮的X射線束
發布時間: 2020-05-13 11:15 | 【 【打印】【關閉】

  為了提高電子束的質量,激光加熱器沿著紅外線激光束的路徑來回搖動。通過挖空光束,研發團隊發現他們可以生產出更高質量和更穩定的束。

  

  圖片來源:Greg Stewart/SLAC國家加速器實驗室

  新的研究表明,當一束電子在環形激光束的中間放大時,該束電子可以以更高的質量纏繞并產生更亮的X射線束。

  來自能源部SLAC國家加速器實驗室和斯坦福大學的研究人員,本月初在《物理評論快報》上發表了他們的研究結果。該團隊提出了一種改善電子束并產生更明亮的X射線束的方法:在其上放一個環。在SLAC的直線加速器相干光源(LCLS)等X射線自由電子激光器上,科學家將電子束壓縮和加速到接近光速,然后通過一系列磁鐵來回擺動它們以產生X射線。然后,這些X射線用于研究生物學,化學和材料樣品,使科學家能夠創建有關其分子結構如何運動的高分辨率圖像。 

  研究人員發現,當這些電子束長而光滑時(如美式橄欖球),它們最穩定,可以產生波長更均勻的更明亮的X射線,并可以提供更高分辨率的圖像。但SLAC科學家兼首席研究員塞爾吉奧·卡爾巴霍(Sergio Carbajo)也說,由于電子在真空中產生時會相互排斥,因此束最終會變得更短且變幻莫測,就像“放氣的足球被尖峰覆蓋”。

  “足球膨脹”

  為了解決這個問題,科學家使用了一種稱為激光加熱器的設備,該技術在SLAC上由合著者Huang Zhirong Huang和Daniel Ratner進行了長期研究。激光加熱器沿著紅外激光束的路徑來回搖動電子束,從而使科學家可以制造更長,形狀更好的束。Carbajo說,這一過程將能量注入到束中,“盡早引入一些混亂,以防止生產線進一步陷入混亂?!?span>他說:“我們的想法是,如果我們不做任何事情來使足球的尖峰膨脹并使其平滑,然后再將其送入線性加速器,不完美之處就會放大,光束質量也會惡化,”?!暗?,如果我們在一開始就'加熱'電子并改變其能量分布,我們可以定制其形狀以在到達加速器末端時改善其質量?!?/span> 

  “甜甜圈激光”

  在這項新的研究中,研究小組通過將激光束挖空成環形的“甜甜圈激光器”,對該設備進行了改進。這項新的電子整形技術可改善不均勻性并產生更穩定的束,因為它會根據電子與環中心的接近程度來不同地搖動電子,最終結果是形狀完美的足球適合在任何亞原子的超級碗中飛行。“這種技術提高了電子束的整體質量,” Carbajo說?!八峁┝藢﹄娮邮螤畹木_控制,因此在放大依賴于電子束的科學儀器(例如存儲環,線性加速器和光源)的性能方面具有開創性的意義?!?/span> 

  文章來源:OFweek激光網 

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