Ученые приручают электронные пучки для создания более яркого рентгеновского луча

Команда ученых придумала способ улучшить сгустки электронов и создать более яркие рентгеновские лучи: надеть на них кольцо. Команда, в которую входят исследователи из Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики и Стэнфордского университета, опубликовала свои результаты в Physical Review Letters в начале этого месяца.

На рентгеновских лазерах на свободных электронах, таких как SLAC Linac Coherent Light Source (LCLS), ученые сжимают и ускоряют сгустки электронов почти до скорости света, а затем перемещают их вперед и назад через серию магнитов для создания рентгеновских лучей. Эти рентгеновские лучи затем используются для исследования биологических, химических и материальных образцов, что позволяет ученым создавать изображения с высоким разрешением того, как движутся их молекулярные структуры.

Исследователи обнаружили, что эти электронные сгустки наиболее стабильны, когда они длинные и гладкие, как футбольный мяч, и дают более яркие рентгеновские лучи с более равномерной длиной волны и позволяют получать изображения с более высоким разрешением. Но поскольку электроны отталкивают друг друга, когда они генерируются в вакууме, сгустки в конечном итоге становятся короче и непредсказуемо неровными, «как спущенный футбольный мяч, покрытый шипами», говорит ученый SLAC и главный исследователь Серхио Карбахо.

Раздувать мяч

Для решения этой проблемы ученые используют устройство, называемое лазерным нагревателем, метод, который долгое время изучался в SLAC соавторами Жиронгом Хуангом и Даниэлем Ратнером. Лазерный нагреватель встряхивает пучок электронов назад и вперед, следуя по пути инфракрасного лазерного луча, что позволяет ученым создавать более длинные пучки лучшей формы. Этот процесс вводит энергию в пучки, «вводя небольшой хаос на раннем этапе, чтобы предотвратить дальнейший хаос в будущем», говорит Карбахо.

«Идея состоит в том, что если мы не сделаем что-либо, чтобы надуть и сгладить шипы нашего условного футбольного мяча перед тем, как отправить его на линейный ускоритель, недостатки усилятся и качество луча будет ухудшаться», — говорит он. — «Но если мы нагреем электрон и вначале изменим его распределение энергии, мы можем изменить его форму, чтобы улучшить его качество, когда он достигнет конца ускорителя».

«Лазерный пончик»

В этом новом исследовании команда усовершенствовала это устройство, выдавив лазерный луч в кольцевой «лазерный пончик». Этот новый метод формирования электронов уменьшает неравномерность и создает более стабильный пучок, поскольку он по-разному встряхивает электроны в зависимости от того, насколько близко они находятся к центру кольца. Конечный результат — футбольный мяч идеальной формы, подходящий для полета в любой субатомный Суперкубок.

«Этот метод повышает общее качество электронного сгустка», — говорит Карбахо. — «Он обеспечивает точный контроль над формой электронного пучка и, таким образом, может быть полезен для увеличения производительности научных инструментов, основанных на них, таких как накопительные кольца, линейные ускорители и источники света».

По материалам Scitechdaily

-=GadZZillA=-

Компьютерный системный администратор, веб-огородник, IT-шник, специалист по строительным материалам, создатель и администратор проекта "Лаборатория Рабочих Столов"

Вас также может заинтересовать...

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

 

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.