{"id":36248,"date":"2019-10-31T22:10:29","date_gmt":"2019-10-31T19:10:29","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/mal-da-udal-miniatyurnyj-linejnyj-uskoritel-chastits-postavivshij-novyj-rekord\/"},"modified":"2019-10-31T22:10:29","modified_gmt":"2019-10-31T19:10:29","slug":"mal-da-udal-miniatyurnyj-linejnyj-uskoritel-chastits-postavivshij-novyj-rekord","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/de\/blog\/news\/mal-da-udal-miniatyurnyj-linejnyj-uskoritel-chastits-postavivshij-novyj-rekord","title":{"rendered":"Klein, aber oho: Miniatur-linearer Teilchenbeschleuniger setzt neuen Rekord","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"<p><img decoding=\"async\" alt=\"Klein, aber oho: Miniatur-linearer Teilchenbeschleuniger setzt neuen Rekord\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/6df72c15b548271b03607338af4348b1.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nDas uns vertraute Prinzip \u201emehr bedeutet st\u00e4rker\u201c hat sich l\u00e4ngst in vielen Lebensbereichen etabliert, auch in Wissenschaft und Technik. In der heutigen Realit\u00e4t begegnen wir jedoch zunehmend der praktischen Umsetzung des Sprichworts \u201eklein, aber oho\u201c. Dies zeigt sich sowohl bei Computern, die fr\u00fcher einen ganzen Raum einnahmen und heute in die Hand eines Kindes passen, als auch bei Teilchenbeschleunigern. Ja, erinnern Sie sich an den gro\u00dfen Hadronenbeschleuniger (LHC), dessen beeindruckende Abmessungen (26.659 m lang) bereits in seinem Namen verankert sind? Nun, das geh\u00f6rt der Vergangenheit an, glauben die Wissenschaftler vom DESY, die eine Miniaturversion des Beschleunigers entwickelt haben, die in Bezug auf Leistung nicht hinter ihrem vollwertigen Vorg\u00e4nger zur\u00fccksteht. Mehr noch, der Mini-Beschleuniger hat sogar einen neuen Weltrekord unter Terahertz-Beschleunigern aufgestellt, indem er die Energie der injizierten Elektronen verdoppelt hat. Wie der Mini-Beschleuniger entwickelt wurde, welche Grundeprinzipien seiner Funktionsweise zugrunde liegen und was praktische Experimente gezeigt haben, dar\u00fcber wird uns der Bericht der Forschungsgruppe Auskunft geben. Los geht's.<noindex><a rel=\"nofollow\" name=\"habracut\"><\/a><\/noindex><\/p>\n<h3>Basis der Forschung<\/h3>\n<p>\nLaut Dongfang Zhang und seinen Kollegen vom DESY (Deutsches Elektronensynchrotron), die den Mini-Beschleuniger entwickelt haben, spielen ultraschnelle Elektronenquellen eine unglaublich wichtige Rolle im modernen Leben. Viele von ihnen finden Anwendung in der Medizin, der Entwicklung von Elektronik und in der wissenschaftlichen Forschung. Das gr\u00f6\u00dfte Problem der derzeitigen Linearbeschleuniger, die Hochfrequenzgeneratoren nutzen, sind ihre hohen Kosten, die Komplexit\u00e4t der Infrastruktur und der enorme Strombedarf. Solche Nachteile schr\u00e4nken die Zug\u00e4nglichkeit \u00e4hnlicher Technologien f\u00fcr breitere Nutzerkreise erheblich ein. <\/p>\n<p>Diese offensichtlichen Herausforderungen sind ein hervorragender Anreiz zur Entwicklung von Ger\u00e4ten, deren Gr\u00f6\u00dfe keinen Schrecken ausl\u00f6st, ebenso wie der damit verbundene Stromverbrauch.<\/p>\n<p>Unter den relativ neuen Entwicklungen in diesem Bereich sind terahertz-Beschleuniger hervorzuheben, die eine Reihe von \u201eVorteilen\u201c bieten:<\/p>\n<ul>\n<li>Es wird erwartet, dass kurze Wellen und kurze Impulse von Terahertz-Strahlung die Durchbruchschwelle erheblich anheben <i>des elektrischen Feldes,<\/i>was die Beschleunigungsgradienten erh\u00f6ht;<\/li>\n<\/ul>\n<blockquote><p><b>Elektrischer Durchbruch.<\/b> \u2014 pl\u00f6tzlicher Anstieg der Stromst\u00e4rke bei Anlegen einer Spannung \u00fcber dem kritischen Wert.<\/p><\/blockquote>\n<ul>\n<li>Das Vorhandensein effektiver Methoden zur Erzeugung hochfeld-Terahertzstrahlung erm\u00f6glicht die Durchf\u00fchrung interner Synchronisation zwischen Elektronen und Anregungsfeldern;<\/li>\n<li>Zur Herstellung solcher Ger\u00e4te k\u00f6nnen klassische Methoden angewendet werden, aber die Kosten, die Produktionszeit und die Abmessungen werden erheblich reduziert. <\/li>\n<\/ul>\n<p>Wissenschaftler glauben, dass ihr Terahertz-Beschleuniger im Millimeterma\u00dfstab einen Kompromiss zwischen den derzeit verf\u00fcgbaren herk\u00f6mmlichen Beschleunigern und den Mikro-Beschleunigern darstellt, die entwickelt werden, jedoch viele Nachteile aufgrund ihrer sehr geringen Abmessungen aufweisen.<\/p>\n<p>Die Forscher bestreiten nicht, dass die Technologie des Terahertz-Beschleunigens schon seit einiger Zeit in der Entwicklung ist. Ihrer Meinung nach gibt es jedoch in diesem Bereich noch viele Aspekte, die nicht untersucht, \u00fcberpr\u00fcft oder umgesetzt wurden. <\/p>\n<p>In ihrer Arbeit, die wir heute besprechen, zeigen die Wissenschaftler die M\u00f6glichkeiten von STEAM (<i>segmented terahertz electron accelerator and manipulator<\/i>) \u2014 einem segmentierten Terahertz-Elektronenbeschleuniger und -Manipulator. STEAM erm\u00f6glicht es, die L\u00e4nge des Elektronenstrahls auf subpikosekundliche Dauer zu reduzieren, was einen Femtosekunden-Kontakt \u00fcber die Beschleunigungsphase erm\u00f6glicht.<\/p>\n<p>Es gelang, ein Beschleunigungsfeld von 200 MV\/m (MV \u2014 Megavolt) zu erreichen, was zu einem rekordverd\u00e4chtigen Terahertz-Beschleunigung von &gt; 70 keV (Kiloelektronvolt) durch den eingebetteten Elektronenstrahl mit einer Energie von 55 keV f\u00fchrt. Damit wurden beschleunigte Elektronen bis zu 125 keV erhalten.<\/p>\n<h3>Struktur des Ger\u00e4ts und seine Realisierung<\/h3>\n<p>\n<img decoding=\"async\" alt=\"Klein, aber oho: Miniatur-linearer Teilchenbeschleuniger setzt neuen Rekord\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/581d753c9734024561fa600f132a7e8d.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Bild Nr. 1: Schema des untersuchten Ger\u00e4ts.<\/i><\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Klein, aber oho: Miniatur-linearer Teilchenbeschleuniger setzt neuen Rekord\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/d404ba9fe59504ac46e730aefbbf2134.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Bild Nr. 1-2: a \u2014 Schema der entwickelten 5-schichtigen segmentierten Struktur, b \u2014 Verh\u00e4ltnis von berechnetem Beschleunigung und Richtung der Elektronenbewegung.<\/i><\/p>\n<p>Elektronenstrahlen (55 keV) werden aus <i>der Elektronenkanone*<\/i> erzeugt und in den Terahertz STEAM-buncher (strahlkompressor) eingebracht, bevor sie in den STEAM-linac (<i>linearen Beschleuniger*<\/i>).<\/p>\n<blockquote><p><b>Elektronenkanone*<\/b> \u2014 Ger\u00e4t zur Erzeugung eines Elektronenstrahls der erforderlichen Konfiguration und Energie.<\/p><\/blockquote>\n<blockquote><p><b>Linearbeschleuniger*<\/b> \u2014 Beschleuniger, in dem geladene Teilchen die Struktur nur einmal durchlaufen, was den Linearbeschleuniger vom zyklischen (z. B. LHC) unterscheidet. <\/p><\/blockquote>\n<p>Beide STEAM-Ger\u00e4te erhalten Terahertzimpulse von einem Laser f\u00fcr nahes Infrarotlicht (NIR), der auch den Photokathoden der Elektronenkanone antreibt, was zu einer internen Synchronisation zwischen Elektronen und beschleunigenden Feldern f\u00fchrt. Ultravioletimpulse f\u00fcr die Photoemission auf dem Photokathoden werden in zwei aufeinanderfolgenden Stufen erzeugt. <i>GVG*<\/i> der Hauptwellenl\u00e4nge des nahen Infrarotlichts. Dieser Prozess wandelt den Laserimpuls mit einer Wellenl\u00e4nge von 1020 nm zun\u00e4chst in 510 nm und dann in 255 nm um.<\/p>\n<blockquote><p><b>GVG*<\/b> (Erzeugung der zweiten optischen Harmonischen) \u2013 ein Prozess, bei dem Photonen mit gleicher Frequenz w\u00e4hrend der Wechselwirkung mit einem nichtlinearen Material kombiniert werden, was zur Bildung neuer Photonen mit verdoppelter Energie und Frequenz sowie halbierter Wellenl\u00e4nge f\u00fchrt.<\/p><\/blockquote>\n<p>Der restliche Teil des NIR-Laserstrahls wird in 4 Strahlen aufgeteilt, die zur Erzeugung von vier Einzelzyklus-Terahertzimpulsen durch Erzeugung von Differenzfrequenzen innerhalb des Impulses verwendet werden.<\/p>\n<p>Zwei Terahertzimpulse gelangen dann \u00fcber symmetrische Hornstrukturen in jedes STEAM-Ger\u00e4t, die die Terahertzenergie in den Wechselwirkungsbereich quer zur Ausbreitungsrichtung der Elektronen lenken.<\/p>\n<p>Wenn die Elektronen in jedes der STEAM-Ger\u00e4te eintreten, werden sie den elektrischen und magnetischen Komponenten ausgesetzt. <i>Lorentz-Kraft*<\/i>.<\/p>\n<blockquote><p><b>Lorentz-Kraft*<\/b> \u2013 die Kraft, mit der ein elektromagnetisches Feld auf ein geladenes Teilchen wirkt.<\/p><\/blockquote>\n<p>In diesem Fall ist das elektrische Feld f\u00fcr das Beschleunigen und Verz\u00f6gern verantwortlich, w\u00e4hrend das magnetische Feld Querabweichungen verursacht.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Klein, aber oho: Miniatur-linearer Teilchenbeschleuniger setzt neuen Rekord\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/6e56629be1c0de410ab1411baaceff14.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Abbildung Nr. 2<\/i><\/p>\n<p>Wie auf den Bildern zu sehen ist, <b>2a<\/b> und <b>2b<\/b>sind innerhalb jedes STEAM-Ger\u00e4ts die Terahertzstrahlen quer durch d\u00fcnne Metallbl\u00e4tter in mehreren Schichten unterschiedlicher Dicke getrennt, wobei jede Schicht als Wellenleiter fungiert, der einen Teil der gesamten Energie in den Wechselwirkungsbereich \u00fcbertr\u00e4gt. Jedes Schicht enth\u00e4lt au\u00dferdem dielektrische Platten, um die Ankunftszeit des Terahertz- <i>Wellenfront*<\/i> mit der Front der Elektronen abzugleichen.<\/p>\n<blockquote><p><b>Wellenfront*<\/b> \u2013 die Fl\u00e4che, die von der Welle erreicht wurde.<\/p><\/blockquote>\n<p>Beide STEAM-Ger\u00e4te arbeiten im elektrischen Modus, das hei\u00dft, sie erzeugen eine \u00dcberlagerung des elektrischen Feldes und eine Abschw\u00e4chung des magnetischen Feldes im Zentrum des Wechselwirkungsbereichs.<\/p>\n<p>Im ersten Ger\u00e4t sind die Elektronen zeitlich so berechnet, dass sie durch <i>den Nullpunkt*<\/i> des Terahertzfeldes hindurchgehen, wo die zeitlichen Gradient des elektrischen Feldes maximiert und das durchschnittliche Feld minimiert ist.<\/p>\n<blockquote><p><b>Der Nullpunkt*<\/b> ist der Punkt, an dem keine Spannung vorhanden ist.<\/p><\/blockquote>\n<p>Eine solche Konfiguration f\u00fchrt zu einer Beschleunigung des Schwanzes des Elektronenstrahls und einer Verlangsamung seines Kopfes, was zu einer ballistischen longitudinalen Fokussierung f\u00fchrt (<b>2a<\/b> und <b>2s<\/b>).<\/p>\n<p>Im zweiten Ger\u00e4t wird die Synchronisation des Elektrons mit der terahertzstrahlung so eingestellt, dass der Elektronenstrahl nur den negativen Zyklus des terahertz elektrischen Feldes erf\u00e4hrt. Diese Konfiguration f\u00fchrt zu einer reinen kontinuierlichen Beschleunigung (<b>2b<\/b> und <b>2d<\/b>).<\/p>\n<p>Der Laser mit NIR-Strahlung \u00e4hnelt einem kryogen gek\u00fchlten Yb:YLF-System, das optische Impulse mit einer Dauer von 1,2 ps und einer Energie von 50 mJ bei einer Wellenl\u00e4nge von 1020 nm und einer Wiederholrate von 10 Hz abgibt. Die terahertz Impulse mit einer zentralen Frequenz von 0,29 Terahertz (Periode von 3,44 ps) werden durch die Methode des schr\u00e4gen Impulsfronts erzeugt.<\/p>\n<p>F\u00fcr die Versorgung des STEAM-Bunchers (Strahlkompressor) wurden lediglich 2 x 50 nJ terahertz Energie verwendet, w\u00e4hrend f\u00fcr den STEAM-Linac (Linienbeschleuniger) 2 x 15 mJ ben\u00f6tigt wurden.<\/p>\n<p>Der Durchmesser der Ein- und Ausl\u00e4sse beider STEAM-Ger\u00e4te betr\u00e4gt 120 \u00b5m.<\/p>\n<p>Der Strahlkompressor ist mit drei Schichten gleicher H\u00f6he (0,225 mm) konzipiert, die mit Platten aus geschmolzenem Quarz (\u03f5r =4,41) in L\u00e4ngen von 0,42 und 0,84 mm ausgestattet sind, um die zeitliche Synchronisation zu kontrollieren. Die gleichen H\u00f6hen der Schichten des Kompressors spiegeln wider, dass keine Beschleunigung stattfindet (<b>2s<\/b>).<\/p>\n<p>Im Gegensatz dazu unterscheiden sich die H\u00f6hen im Linienbeschleuniger \u2014 0,225, 0,225 und 0,250 mm (+ Platten aus geschmolzenem Quarz 0,42 und 0,84 mm). Die Erh\u00f6hung der Schichth\u00f6he erkl\u00e4rt die Erh\u00f6hung der Elektronengeschwindigkeit w\u00e4hrend der Beschleunigung.<\/p>\n<p>Wissenschaftler stellen fest, dass die Anzahl der Schichten direkt f\u00fcr die Funktionalit\u00e4t jedes der beiden Ger\u00e4te verantwortlich ist. Um eine h\u00f6here Beschleunigungsrate zu erreichen, sind zum Beispiel mehr Schichten und eine andere H\u00f6henkonfiguration erforderlich, um die Wechselwirkung zu optimieren.<\/p>\n<h3>Ergebnisse praktischer Experimente<\/h3>\n<p>\nZun\u00e4chst erinnern die Forscher daran, dass in traditionellen Beschleunigern auf der Basis von Radiofrequenzen die zeitliche Ausdehnung des eingespeisten Elektronenstrahls die Eigenschaften des beschleunigten Strahls in Verbindung mit der \u00c4nderung des elektrischen Feldes beeinflusst, das w\u00e4hrend der Wechselwirkung von verschiedenen Elektronen im Strahl, die zu unterschiedlichen Zeiten eintreffen, erfahren wird. Daher kann angenommen werden, dass Felder mit gro\u00dfem Gradienten und Strahlen mit l\u00e4ngerer Dauer zu einem gr\u00f6\u00dferen Energiespread f\u00fchren. Eingespeiste Strahlen mit langer Dauer k\u00f6nnen ebenfalls zu h\u00f6heren Werten f\u00fchren. <i>Emittanzen*<\/i>.<\/p>\n<blockquote><p><b>Emittanz*<\/b> \u2014 der Phasenraum, den der beschleunigte Strahl geladener Teilchen einnimmt.<\/p><\/blockquote>\n<p>Im Fall des Terahertz-Beschleunigers ist die Periode des Anregungsfeldes etwa 200 Mal k\u00fcrzer. Folglich <i>die Intensit\u00e4t*<\/i> des unterst\u00fctzten Feldes wird 10 Mal h\u00f6her sein. <\/p>\n<blockquote><p><b>Die Intensit\u00e4t des elektrischen Feldes* <\/b> ist das Ma\u00df f\u00fcr das elektrische Feld und entspricht dem Verh\u00e4ltnis der auf eine ruhende Punktladung, die an einem bestimmten Punkt im Feld platziert ist, ausge\u00fcbten Kraft zur Gr\u00f6\u00dfe dieser Ladung. <\/p><\/blockquote>\n<p>Somit k\u00f6nnen in einem Terahertz-Beschleuniger die Feldgradienten, die die Elektronen erfahren, um mehrere Gr\u00f6\u00dfenordnungen h\u00f6her sein als in einem herk\u00f6mmlichen Ger\u00e4t. Der zeitliche Ma\u00dfstab, auf dem die Kr\u00fcmmung des Feldes sichtbar ist, wird dabei erheblich kleiner sein. Daher wird die Dauer des eingespeisten Elektronenstrahls einen ausgepr\u00e4gteren Einfluss haben.<\/p>\n<p>Die Wissenschaftler haben praktisch getestet, was die Theorie vorhersagt. Dazu haben sie Elektronenstrahlen unterschiedlicher Dauer eingespeist, die durch Kompression mithilfe des ersten STEAM-Ger\u00e4ts (STEAM-Buncher) kontrolliert wurden.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Klein, aber oho: Miniatur-linearer Teilchenbeschleuniger setzt neuen Rekord\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/1d15ed2cec289b62df3d7a8a1fc2962c.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Bild Nr. 3<\/i><\/p>\n<p>In dem Fall, als der Kompressor nicht an die Stromquelle angeschlossen war, durchliefen Elektronenstrahlen (55 keV) mit einer Ladung von \u223c1 fC (Femtokoulomb) ungef\u00e4hr 300 mm von der Elektronenkanone zum Ger\u00e4t des Linearbeschleunigers (STEAM-linac). Diese Elektronen konnten sich aufgrund der Kr\u00e4fte des r\u00e4umlichen Ladungsfeldes bis zu einer Dauer von \u00fcber 1000 fs (Femtosekunden) ausdehnen.<\/p>\n<p>Bei dieser Dauer nahm der Elektronenstrahl etwa 60 % der Halbwelle des beschleunigenden Feldes mit einer Frequenz von 1,7 ps ein, was zu einem Energiespektrum nach der Beschleunigung mit einem Peak bei 115 keV und einer Halbbreite der Energieverteilung von \u00fcber 60 keV f\u00fchrte.<b>3a<\/b>).<\/p>\n<p>Um diese Ergebnisse mit den erwarteten zu vergleichen, wurde eine Situation modelliert, in der Elektronen durch einen Linearbeschleuniger str\u00f6men, wobei die Elektronen nicht synchronisiert sind (d. h. nicht mit) hinsichtlich des optimalen Zeitpunkts der Einf\u00fchrung. Die Berechnungen dieser Situation zeigten, dass die Energiezunahme der Elektronen stark vom Zeitpunkt der Einf\u00fchrung abh\u00e4ngt, bis hin zum subpikosekundenzeitlichen Ma\u00dfstab (<b>3b<\/b>). Das hei\u00dft, bei optimaler Einstellung wird das Elektron w\u00e4hrend jeder Schicht die gesamte Halbperiodenbeschleunigung der Terahertzstrahlung erfahren (<b>3s<\/b>).<\/p>\n<p>Wenn die Elektronen jedoch zu unterschiedlichen Zeiten ankommen, erfahren sie eine geringere Beschleunigung in der ersten Schicht, wodurch sie mehr Zeit f\u00fcr den Durchgang ben\u00f6tigen. Dann verst\u00e4rkt sich die Unsynchronit\u00e4t in den folgenden Schichten, was zu einer unerw\u00fcnschten Verlangsamung f\u00fchrt (<b>3d<\/b>). <\/p>\n<p>Um den negativen Effekt der zeitlichen Ausdehnung des Elektronenstrahls zu minimieren, arbeitete das erste STEAM-Ger\u00e4t im Komprimierungsmodus. Die Dauer des Elektronenstrahls im Linearbeschleuniger wurde auf ein Minimum von ~ 350 fs (Halbwertsbreite) optimiert, indem die Terahertzenergie, die an den Kompressor angelegt wurde, angepasst und der Linearbeschleuniger in den Modus des Strichens versetzt wurde (<b>4b<\/b>).<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Klein, aber oho: Miniatur-linearer Teilchenbeschleuniger setzt neuen Rekord\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/f4c887b0cd58549da2bdc3a25ebab294.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Abbildung Nr. 4<\/i><\/p>\n<p>Die minimale Dauer des Strahls wurde entsprechend der Dauer des UV-Pulses des Fotokathoden festgelegt, die ~ 600 fs betrug. Auch die Entfernung zwischen dem Kompressor und dem Strahl spielte eine wichtige Rolle, da sie die St\u00e4rke der Komprimierung in Bezug auf die Geschwindigkeit begrenzte. Zusammen erm\u00f6glichen diese Ma\u00dfnahmen eine femtosekunden-genaue Phasenf\u00fchrung in der Beschleunigungsphase.<\/p>\n<p>In der Abbildung <b>4a<\/b> Es ist zu erkennen, dass die Streuung der Energie des komprimierten Elektronenstrahls nach der optimierten Beschleunigung im Linearbeschleuniger um ~ 4 Mal geringer ist als die des nicht komprimierten. Durch die Beschleunigung verschiebt sich das energetische Spektrum des komprimierten Strahls in Richtung h\u00f6herer Energien, im Gegensatz zum nicht komprimierten Strahl. Der Gipfel des energetischen Spektrums nach der Beschleunigung betr\u00e4gt etwa 115 keV, w\u00e4hrend der hochenergetische Schwanz etwa 125 keV erreicht.<\/p>\n<p>Diese Werte sind, gem\u00e4\u00df der bescheidenen Aussage der Wissenschaftler, ein neuer Rekord f\u00fcr die Beschleunigung (vor der Beschleunigung betrug sie 70 keV) im Terahertzbereich.<\/p>\n<p>Um jedoch die Energieverteilung zu verringern (<i>4a<\/i>), muss ein noch k\u00fcrzerer Strahl erreicht werden. <\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Klein, aber oho: Miniatur-linearer Teilchenbeschleuniger setzt neuen Rekord\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/7c53a1ca68dfbe52518d1dcd813ad6c9.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Abbildung Nr. 5<\/i><\/p>\n<p>Im Falle des nicht komprimierten, eingef\u00fchrten Strahls zeigt die parabolische Abh\u00e4ngigkeit der Strahlgr\u00f6\u00dfe von der Stromst\u00e4rke den transversalen Emittanz in horizontaler und vertikaler Richtung: \u03b5x,n = 1,703 mm*mrad und \u03b5y,n = 1,491 mm*mrad (<b>5\u0430<\/b>).<\/p>\n<p>Die Kompression hingegen verbesserte den transversalen Emittanz um den Faktor 6 auf \u03b5x,n = 0,285 mm*mrad (horizontal) und \u03b5y,n = 0,246 mm*mrad (vertikal).<\/p>\n<p>Es ist erw\u00e4hnenswert, dass das Ma\u00df der Verringerung des Emittanz etwa doppelt so gro\u00df ist wie das Ma\u00df der Verk\u00fcrzung der Strahldauer, was ein Ma\u00df f\u00fcr die Nichtlinearit\u00e4t der Dynamik der Wechselwirkung mit der Zeit darstellt, wenn Elektronen w\u00e4hrend der Beschleunigung einer starken Fokussierung und Defokussierung des Magnetfeldes ausgesetzt sind (<b>5b<\/b> und <b>5\u0441<\/b>).<\/p>\n<p>In der Abbildung <b>5b<\/b> es ist zu erkennen, dass Elektronen, die zu optimalen Zeitpunkten eingef\u00fchrt werden, den gesamten Halbzyklus der Beschleunigung des elektrischen Feldes erfahren. Elektronen, die jedoch vor oder nach dem optimalen Zeitpunkt eintreffen, erfahren eine geringere Beschleunigung und sogar eine teilweise Verz\u00f6gerung. Solche Elektronen erhalten dadurch weniger Energie, grob gesagt.<\/p>\n<p>Eine \u00e4hnliche Situation kann auch bei der Einwirkung des Magnetfeldes beobachtet werden. Elektronen, die zu optimalen Zeitpunkten eingef\u00fchrt werden, erfahren eine symmetrische Menge an positiven und negativen Magnetfeldern. Wenn jedoch die Einf\u00fchrung von Elektronen vor dem optimalen Zeitpunkt stattfindet, gibt es mehr positive Felder und weniger negative. Im Falle der Einf\u00fchrung von Elektronen nach dem optimalen Zeitpunkt gibt es weniger positive und mehr negative (<b>5\u0441<\/b>). Solche Abweichungen f\u00fchren dazu, dass Elektronen nach links, rechts, oben oder unten abgelenkt werden k\u00f6nnen, abh\u00e4ngig von ihrer Position zur Achse, was zu einer Erh\u00f6hung des transversalen Impulses f\u00fchrt, der der Fokussierung oder Defokussierung des Strahls entspricht.<\/p>\n<p>F\u00fcr eine detailliertere Auseinandersetzung mit den Nuancen der Studie empfehle ich einen Blick in den <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/www.osapublishing.org\/optica\/fulltext.cfm?uri=optica-6-7-872&amp;id=415315\">Bericht der Wissenschaftler<\/a><\/noindex> und <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/osapublishing.figshare.com\/articles\/3990773_pdf\/8231024\">Zusatzmaterial<\/a><\/noindex> dazu.<\/p>\n<h3>Epilog<\/h3>\n<p>\nZusammenfassend wird die Leistung des Beschleunigers steigen, wenn die Dauer des Elektronenstrahls verringert wird. In dieser Arbeit wurde die erreichbare Strahldauer durch die Geometrie der Anlage begrenzt. Theoretisch k\u00f6nnte die Strahldauer jedoch weniger als 100 fs betragen. <\/p>\n<p>Wissenschaftler weisen auch darauf hin, dass die Qualit\u00e4t des Strahls in Zukunft durch Verringerung der Schichth\u00f6he und Erh\u00f6hung ihrer Anzahl verbessert werden kann. Diese Methode ist jedoch nicht ohne Probleme, insbesondere die Erh\u00f6hung der Komplexit\u00e4t der Herstellung des Ger\u00e4ts.<\/p>\n<p>Diese Arbeit stellt einen ersten Schritt in eine umfassendere und detailliertere Untersuchung der kompakten Version eines linearen Beschleunigers dar. Auch wenn die getestete Version bereits hervorragende Ergebnisse zeigt, die berechtigterweise als rekordverd\u00e4chtig bezeichnet werden k\u00f6nnen, gibt es noch viel zu tun. <\/p>\n<p>Danke f\u00fcr Ihre Aufmerksamkeit, bleiben Sie neugierig und eine gute Arbeitswoche euch allen, Leute! \ud83d\ude42<\/p>\n<p>Danke, dass Sie bei uns sind. Gefallen Ihnen unsere Artikel? M\u00f6chten Sie mehr interessante Inhalte sehen? 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href=\"https:\/\/habr.com\/company\/ua-hosting\/blog\/329618\/\">man eine Unternehmensinfrastruktur der Klasse C mit Dell R730xd E5-2650 v4-Servern f\u00fcr 9000 Euro im Preis-Leistungs-Verh\u00e4ltnis aufbaut?<\/a><\/noindex><br \/>\n<br \/>Quelle: <a content=\"nofollow\" rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/company\/ua-hosting\/blog\/460195\/\">habr.com<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"<p>\u041f\u0440\u0438\u0432\u044b\u0447\u043d\u044b\u0439 \u043d\u0430\u043c \u043f\u0440\u0438\u043d\u0446\u0438\u043f \u00ab\u0431\u043e\u043b\u044c\u0448\u0435 \u0437\u043d\u0430\u0447\u0438\u0442 \u043c\u043e\u0449\u043d\u0435\u0435\u00bb \u0443\u0436\u0435 \u0434\u0430\u0432\u043d\u043e \u0443\u0441\u0442\u043e\u044f\u043b\u0441\u044f \u0432 \u043c\u043d\u043e\u0433\u0438\u0445 \u043e\u0442\u0440\u0430\u0441\u043b\u044f\u0445 \u0436\u0438\u0437\u043d\u0438 \u043e\u0431\u0449\u0435\u0441\u0442\u0432\u0430, 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