Μικρός αλλά τολμηρός: ένας μικροσκοπικός γραμμικός επιταχυντής σωματιδίων που σημείωσε νέο ρεκόρ

Μικρός αλλά τολμηρός: ένας μικροσκοπικός γραμμικός επιταχυντής σωματιδίων που σημείωσε νέο ρεκόρ

Η γνωστή αρχή του «περισσότερο είναι πιο ισχυρό» έχει καθιερωθεί από καιρό σε πολλούς τομείς της κοινωνίας, συμπεριλαμβανομένης της επιστήμης και της τεχνολογίας. Ωστόσο, στις σύγχρονες πραγματικότητες, η πρακτική εφαρμογή του ρητού "μικρό, αλλά δυνατό" γίνεται όλο και πιο συνηθισμένη. Αυτό εκδηλώνεται τόσο στους υπολογιστές, που προηγουμένως καταλάμβαναν ένα ολόκληρο δωμάτιο, αλλά τώρα χωρούν στην παλάμη ενός παιδιού, όσο και στους επιταχυντές φορτισμένων σωματιδίων. Ναι, θυμάστε τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC), του οποίου οι εντυπωσιακές διαστάσεις (μήκος 26 μ.) αναγράφονται κυριολεκτικά στο όνομά του; Έτσι, αυτό ανήκει ήδη στο παρελθόν σύμφωνα με επιστήμονες της DESY, οι οποίοι έχουν αναπτύξει μια μινιατούρα έκδοση του επιταχυντή, η οποία δεν υστερεί σε απόδοση από τον προκάτοχό του πλήρους μεγέθους. Επιπλέον, ο μίνι επιταχυντής σημείωσε ακόμη και νέο παγκόσμιο ρεκόρ μεταξύ των επιταχυντών terahertz, διπλασιάζοντας την ενέργεια των ενσωματωμένων ηλεκτρονίων. Πώς αναπτύχθηκε ο μικροσκοπικός επιταχυντής, ποιες είναι οι βασικές αρχές λειτουργίας του και τι έχουν δείξει πρακτικά πειράματα; Η έκθεση της ερευνητικής ομάδας θα μας βοηθήσει να μάθουμε για αυτό. Πηγαίνω.

Ερευνητική βάση

Σύμφωνα με τον Dongfang Zhang και τους συναδέλφους του στο DESY (German Electron Synchrotron), που ανέπτυξαν τον μίνι επιταχυντή, οι υπερταχείς πηγές ηλεκτρονίων διαδραματίζουν απίστευτα σημαντικό ρόλο στη ζωή της σύγχρονης κοινωνίας. Πολλά από αυτά εμφανίζονται στην ιατρική, την ανάπτυξη ηλεκτρονικών και την επιστημονική έρευνα. Το μεγαλύτερο πρόβλημα με τους τρέχοντες γραμμικούς επιταχυντές που χρησιμοποιούν ταλαντωτές ραδιοσυχνοτήτων είναι το υψηλό κόστος, η πολύπλοκη υποδομή και η εντυπωσιακή κατανάλωση ενέργειας. Και τέτοιες ελλείψεις περιορίζουν σε μεγάλο βαθμό τη διαθεσιμότητα τέτοιων τεχνολογιών σε ένα ευρύτερο φάσμα χρηστών.

Αυτά τα προφανή προβλήματα είναι ένα μεγάλο κίνητρο για την ανάπτυξη συσκευών των οποίων το μέγεθος και η κατανάλωση ενέργειας δεν θα προκαλούν φρίκη.

Μεταξύ των σχετικών καινοτομιών σε αυτόν τον κλάδο είναι οι επιταχυντές terahertz, οι οποίοι έχουν μια σειρά από «πλεονεκτήματα»:

  • Αναμένεται ότι τα σύντομα κύματα και οι σύντομοι παλμοί ακτινοβολίας terahertz θα αυξήσουν σημαντικά το όριο έπαθε βλάβη*, που προκαλείται από το πεδίο, το οποίο θα αυξήσει τις κλίσεις επιτάχυνσης.

Ηλεκτρική βλάβη* - απότομη αύξηση της ισχύος ρεύματος όταν εφαρμόζεται τάση πάνω από την κρίσιμη.

  • Η παρουσία αποτελεσματικών μεθόδων για τη δημιουργία ακτινοβολίας terahertz υψηλού πεδίου επιτρέπει τον εσωτερικό συγχρονισμό μεταξύ ηλεκτρονίων και πεδίων διέγερσης.
  • Για τη δημιουργία τέτοιων συσκευών μπορούν να χρησιμοποιηθούν κλασικές μέθοδοι, αλλά το κόστος, ο χρόνος παραγωγής και το μέγεθός τους θα μειωθούν σημαντικά.

Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι ο επιταχυντής terahertz κλίμακας χιλιοστών είναι ένας συμβιβασμός μεταξύ των συμβατικών επιταχυντών που είναι διαθέσιμοι αυτήν τη στιγμή και των μικροεπιταχυντών που αναπτύσσονται, αλλά έχουν πολλά μειονεκτήματα λόγω των πολύ μικρών τους διαστάσεων.

Οι ερευνητές δεν αρνούνται ότι η τεχνολογία επιτάχυνσης terahertz έχει αναπτυχθεί εδώ και αρκετό καιρό. Ωστόσο, κατά τη γνώμη τους, υπάρχουν ακόμη πολλές πτυχές σε αυτόν τον τομέα που δεν έχουν μελετηθεί, δοκιμαστεί ή εφαρμοστεί.

Στην εργασία τους, την οποία εξετάζουμε σήμερα, οι επιστήμονες επιδεικνύουν τις δυνατότητες του STEAM (τμηματοποιημένος επιταχυντής ηλεκτρονίων terahertz και χειριστής) - ένας τμηματοποιημένος επιταχυντής και χειριστής ηλεκτρονίων τεραχερτζ. Το STEAM επιτρέπει τη μείωση του μήκους της δέσμης ηλεκτρονίων σε διάρκεια υπο-picosecond, παρέχοντας έτσι έλεγχο femtosecond στη φάση επιτάχυνσης.

Ήταν δυνατό να επιτευχθεί ένα πεδίο επιτάχυνσης 200 MV/m (MV - megavolt), το οποίο οδηγεί σε επιτάχυνση ρεκόρ terahertz > 70 keV (kiloelectrovolt) από την ενσωματωμένη δέσμη ηλεκτρονίων με ενέργεια 55 keV. Με αυτόν τον τρόπο, λήφθηκαν επιταχυνόμενα ηλεκτρόνια έως 125 keV.

Δομή και υλοποίηση της συσκευής

Μικρός αλλά τολμηρός: ένας μικροσκοπικός γραμμικός επιταχυντής σωματιδίων που σημείωσε νέο ρεκόρ
Εικόνα Νο. 1: διάγραμμα της υπό μελέτη συσκευής.

Μικρός αλλά τολμηρός: ένας μικροσκοπικός γραμμικός επιταχυντής σωματιδίων που σημείωσε νέο ρεκόρ
Εικόνα Νο. 1-2: α - διάγραμμα της ανεπτυγμένης τμηματοποιημένης δομής 5 στιβάδων, β - λόγος της υπολογιζόμενης επιτάχυνσης και κατεύθυνσης διάδοσης ηλεκτρονίων.

Οι δέσμες ηλεκτρονίων (55 keV) δημιουργούνται από ηλεκτρονικό όπλο* και εισάγονται στο terahertz STEAM-buncher (συμπιεστής δέσμης), μετά τον οποίο περνούν στο STEAM-linac (γραμμικός επιταχυντής*).

Ηλεκτρονικό πιστόλι* — συσκευή για τη δημιουργία δέσμης ηλεκτρονίων της απαιτούμενης διαμόρφωσης και ενέργειας.

Γραμμικός επιταχυντής* - ένας επιταχυντής στον οποίο φορτισμένα σωματίδια διέρχονται από τη δομή μόνο μία φορά, γεγονός που διακρίνει έναν γραμμικό επιταχυντή από έναν κυκλικό (για παράδειγμα, τον LHC).

Και οι δύο συσκευές STEAM λαμβάνουν παλμούς terahertz από ένα μόνο λέιζερ εγγύς υπέρυθρο (NIR), το οποίο πυροδοτεί επίσης τη φωτοκάθοδο του όπλου ηλεκτρονίων, με αποτέλεσμα τον εσωτερικό συγχρονισμό μεταξύ ηλεκτρονίων και επιταχυνόμενων πεδίων. Οι υπεριώδεις παλμοί για φωτοεκπομπή στη φωτοκάθοδο παράγονται μέσω δύο διαδοχικών σταδίων GVG* βασικό μήκος κύματος του εγγύς υπέρυθρου φωτός. Αυτή η διαδικασία μετατρέπει έναν παλμό λέιζερ 1020 nm πρώτα σε 510 nm και μετά σε 255 nm.

GVG* (οπτική δεύτερη αρμονική παραγωγή) είναι η διαδικασία συνδυασμού φωτονίων της ίδιας συχνότητας κατά την αλληλεπίδραση με ένα μη γραμμικό υλικό, που οδηγεί στο σχηματισμό νέων φωτονίων με διπλάσια ενέργεια και συχνότητα, καθώς και το μισό μήκος κύματος.

Το υπόλοιπο της δέσμης λέιζερ NIR χωρίζεται σε 4 δέσμες, οι οποίες χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία τεσσάρων παλμών terahertz ενός κύκλου δημιουργώντας διαφορές συχνότητας εντός των παλμών.

Οι δύο παλμοί terahertz παραδίδονται στη συνέχεια σε κάθε συσκευή STEAM μέσω συμμετρικών δομών κόρνας που κατευθύνουν την ενέργεια terahertz στην περιοχή αλληλεπίδρασης κατά την κατεύθυνση της διάδοσης των ηλεκτρονίων.

Όταν τα ηλεκτρόνια εισέρχονται σε κάθε συσκευή STEAM, εκτίθενται σε ηλεκτρικά και μαγνητικά στοιχεία Δυνάμεις Λόρεντς*.

δύναμη Lorentz* - τη δύναμη με την οποία το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο δρα σε ένα φορτισμένο σωματίδιο.

Σε αυτή την περίπτωση, το ηλεκτρικό πεδίο είναι υπεύθυνο για την επιτάχυνση και την επιβράδυνση και το μαγνητικό πεδίο προκαλεί πλευρικές παραμορφώσεις.

Μικρός αλλά τολμηρός: ένας μικροσκοπικός γραμμικός επιταχυντής σωματιδίων που σημείωσε νέο ρεκόρ
Εικόνα #2

Όπως βλέπουμε στις εικόνες 2a и 2b, Μέσα σε κάθε συσκευή STEAM, οι δέσμες terahertz χωρίζονται εγκάρσια με λεπτά μεταλλικά φύλλα σε διάφορα στρώματα ποικίλου πάχους, καθένα από τα οποία λειτουργεί ως κυματοδηγός, μεταφέροντας μέρος της συνολικής ενέργειας στην περιοχή αλληλεπίδρασης. Υπάρχουν επίσης διηλεκτρικές πλάκες σε κάθε στρώμα για τον συντονισμό του χρόνου άφιξης των terahertz μέτωπο κύματος* με το μέτωπο των ηλεκτρονίων.

μέτωπο κύματος* - την επιφάνεια στην οποία έχει φτάσει το κύμα.

Και οι δύο συσκευές STEAM λειτουργούν σε ηλεκτρική λειτουργία, δηλαδή με τέτοιο τρόπο ώστε να επιβάλλουν ένα ηλεκτρικό πεδίο και να καταστέλλουν ένα μαγνητικό πεδίο στο κέντρο της περιοχής αλληλεπίδρασης.

Στην πρώτη συσκευή, τα ηλεκτρόνια χρονομετρούνται για να περάσουν μηδενική διέλευση* πεδίο terahertz, όπου οι χρονικές διαβαθμίσεις του ηλεκτρικού πεδίου μεγιστοποιούνται και το μέσο πεδίο ελαχιστοποιείται.

Μηδενική διέλευση* - ένα σημείο όπου δεν υπάρχει ένταση.

Αυτή η διαμόρφωση προκαλεί την επιτάχυνση της ουράς της δέσμης ηλεκτρονίων και την επιβράδυνση της κεφαλής της, με αποτέλεσμα τη βαλλιστική διαμήκη εστίαση (2a и 2s).

Στη δεύτερη συσκευή, ο συγχρονισμός της ακτινοβολίας ηλεκτρονίου και terahertz ρυθμίζεται έτσι ώστε η δέσμη ηλεκτρονίων να βιώνει μόνο έναν αρνητικό κύκλο του ηλεκτρικού πεδίου terahertz. Αυτή η διαμόρφωση έχει ως αποτέλεσμα μια καθαρή συνεχή επιτάχυνση (2b и 2d).

Το λέιζερ NIR είναι ένα κρυογονικά ψυχόμενο σύστημα Yb:YLF που παράγει οπτικούς παλμούς διάρκειας 1.2 ps και ενέργειας 50 mJ σε μήκος κύματος 1020 nm και ρυθμό επανάληψης 10 Hz. Και οι παλμοί terahertz με κεντρική συχνότητα 0.29 terahertz (περίοδος 3.44 ps) παράγονται με τη μέθοδο του κεκλιμένου μετώπου παλμού.

Για την τροφοδοσία του STEAM-buncher (συμπιεστής δέσμης) χρησιμοποιήθηκαν μόνο 2 x 50 nJ ενέργειας terahertz και ο STEAM-linac (γραμμικός επιταχυντής) απαιτούσε 2 x 15 mJ.

Η διάμετρος των οπών εισόδου και εξόδου και των δύο συσκευών STEAM είναι 120 μικρά.

Ο συμπιεστής δέσμης έχει σχεδιαστεί με τρία στρώματα ίσου ύψους (0 mm), τα οποία είναι εξοπλισμένα με πλάκες τηγμένης πυριτίας (εr = 225) μήκους 4.41 και 0.42 mm για τον έλεγχο του χρονισμού. Τα ίσα ύψη των στρωμάτων του συμπιεστή αντικατοπτρίζουν το γεγονός ότι δεν υπάρχει επιτάχυνση (2s).

Αλλά στον γραμμικό επιταχυντή τα ύψη είναι ήδη διαφορετικά - 0.225, 0.225 και 0.250 mm (+ πλάκες λιωμένου χαλαζία 0.42 και 0.84 mm). Η αύξηση του ύψους του στρώματος εξηγεί την αύξηση της ταχύτητας των ηλεκτρονίων κατά την επιτάχυνση.

Οι επιστήμονες σημειώνουν ότι ο αριθμός των στρώσεων είναι άμεσα υπεύθυνος για τη λειτουργικότητα καθεμιάς από τις δύο συσκευές. Η επίτευξη υψηλότερων ρυθμών επιτάχυνσης, για παράδειγμα, θα απαιτούσε περισσότερα επίπεδα και διαφορετικές διαμορφώσεις ύψους για τη βελτιστοποίηση της αλληλεπίδρασης.

Αποτελέσματα πρακτικών πειραμάτων

Πρώτον, οι ερευνητές υπενθυμίζουν ότι στους παραδοσιακούς επιταχυντές ραδιοσυχνοτήτων, η επίδραση της χρονικής έκτασης της ενσωματωμένης δέσμης ηλεκτρονίων στις ιδιότητες της επιταχυνόμενης δέσμης οφείλεται στην αλλαγή στο ηλεκτρικό πεδίο που παρατηρείται κατά την αλληλεπίδραση διαφορετικών ηλεκτρονίων εντός της δέσμης που φθάνει. σε διαφορετικούς χρόνους. Έτσι, μπορεί να αναμένεται ότι πεδία με υψηλότερες κλίσεις και δέσμες με μεγαλύτερες διάρκειες θα οδηγήσουν σε μεγαλύτερη εξάπλωση ενέργειας. Οι δοκοί με έγχυση μεγάλης διάρκειας μπορούν επίσης να οδηγήσουν σε υψηλότερες τιμές εκπομπες*.

εκπομπή* — χώρος φάσης που καταλαμβάνεται από μια επιταχυνόμενη δέσμη φορτισμένων σωματιδίων.

Στην περίπτωση ενός επιταχυντή terahertz, η περίοδος του πεδίου διέγερσης είναι περίπου 200 φορές μικρότερη. Ως εκ τούτου, ένταση* το υποστηριζόμενο πεδίο θα είναι 10 φορές υψηλότερο.

Ισχύς ηλεκτρικού πεδίου* - δείκτης του ηλεκτρικού πεδίου, ίσος με τον λόγο της δύναμης που ασκείται σε ένα σταθερό σημειακό φορτίο που τοποθετείται σε ένα δεδομένο σημείο του πεδίου προς το μέγεθος αυτού του φορτίου.

Έτσι, σε έναν επιταχυντή terahertz, οι διαβαθμίσεις πεδίου που βιώνουν τα ηλεκτρόνια μπορεί να είναι αρκετές τάξεις μεγέθους υψηλότερες από ό,τι σε μια συμβατική συσκευή. Η χρονική κλίμακα στην οποία είναι αισθητή η καμπυλότητα του πεδίου θα είναι σημαντικά μικρότερη. Από αυτό προκύπτει ότι η διάρκεια της εισαγόμενης δέσμης ηλεκτρονίων θα έχει πιο έντονο αποτέλεσμα.

Οι επιστήμονες αποφάσισαν να δοκιμάσουν αυτές τις θεωρίες στην πράξη. Για να γίνει αυτό, εισήγαγαν δέσμες ηλεκτρονίων διαφορετικής διάρκειας, οι οποίες ελέγχονταν με συμπίεση χρησιμοποιώντας την πρώτη συσκευή STEAM (STEAM-buncher).

Μικρός αλλά τολμηρός: ένας μικροσκοπικός γραμμικός επιταχυντής σωματιδίων που σημείωσε νέο ρεκόρ
Εικόνα #3

Στην περίπτωση που ο συμπιεστής δεν ήταν συνδεδεμένος σε πηγή ισχύος, δέσμες ηλεκτρονίων (55 keV) με φορτίο ~1 fC (femtocoulomb) πέρασαν περίπου 300 mm από το πιστόλι ηλεκτρονίων στη συσκευή γραμμικού επιταχυντή (STEAM-linac). Αυτά τα ηλεκτρόνια θα μπορούσαν να επεκταθούν υπό την επίδραση των δυνάμεων του διαστημικού φορτίου σε διάρκεια μεγαλύτερη από 1000 fs (φεμτοδευτερόλεπτα).

Σε αυτή τη διάρκεια, η δέσμη ηλεκτρονίων καταλάμβανε περίπου το 60% του μισού μήκους κύματος του επιταχυνόμενου πεδίου με συχνότητα 1,7 ps, με αποτέλεσμα ένα ενεργειακό φάσμα μετά την επιτάχυνση με κορυφή στα 115 keV και μισό πλάτος της κατανομής ενέργειας μεγαλύτερο από 60 keV (3a).

Για να συγκριθούν αυτά τα αποτελέσματα με τα αναμενόμενα, η κατάσταση της διάδοσης ηλεκτρονίων μέσω ενός γραμμικού επιταχυντή προσομοιώθηκε όταν τα ηλεκτρόνια ήταν εκτός συγχρονισμού (δηλαδή, εκτός συγχρονισμού) με τον βέλτιστο χρόνο έγχυσης. Οι υπολογισμοί αυτής της κατάστασης έδειξαν ότι η αύξηση της ενέργειας των ηλεκτρονίων εξαρτάται πολύ από τη στιγμή της έγχυσης, μέχρι μια χρονική κλίμακα υποπικοδευτερολέπτου (3b). Δηλαδή, με μια βέλτιστη ρύθμιση, το ηλεκτρόνιο θα βιώσει έναν πλήρη μισό κύκλο επιτάχυνσης ακτινοβολίας terahertz σε κάθε στρώμα (3s).

Εάν τα ηλεκτρόνια φτάσουν σε διαφορετικές χρονικές στιγμές, παρουσιάζουν λιγότερη επιτάχυνση στο πρώτο στρώμα, γεγονός που τους κάνει να χρειάζονται περισσότερο χρόνο για να ταξιδέψουν μέσα από αυτό. Στη συνέχεια, ο αποσυγχρονισμός αυξάνεται στα ακόλουθα επίπεδα, προκαλώντας ανεπιθύμητη επιβράδυνση (3d).

Προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί η αρνητική επίδραση της χρονικής επέκτασης της δέσμης ηλεκτρονίων, η πρώτη συσκευή STEAM λειτούργησε σε λειτουργία συμπίεσης. Η διάρκεια της δέσμης ηλεκτρονίων στο linac βελτιστοποιήθηκε σε τουλάχιστον ~350 fs (μισό πλάτος) ρυθμίζοντας την ενέργεια terahertz που παρέχεται στον συμπιεστή και αλλάζοντας το linac σε λειτουργία καταπακτής (4b).

Μικρός αλλά τολμηρός: ένας μικροσκοπικός γραμμικός επιταχυντής σωματιδίων που σημείωσε νέο ρεκόρ
Εικόνα #4

Η ελάχιστη διάρκεια δέσμης ορίστηκε σύμφωνα με τη διάρκεια του παλμού UV της φωτοκαθόδου, που ήταν ~600 fs. Η απόσταση μεταξύ του συμπιεστή και της λωρίδας έπαιξε επίσης σημαντικό ρόλο, η οποία περιόρισε την ταχύτητα της δύναμης πάχυνσης. Μαζί, αυτά τα μέτρα επιτρέπουν την ακρίβεια femtosecond στη φάση της έγχυσης της φάσης επιτάχυνσης.

Στην εικόνα 4a μπορεί να φανεί ότι η εξάπλωση ενέργειας της συμπιεσμένης δέσμης ηλεκτρονίων μετά από βελτιστοποιημένη επιτάχυνση σε έναν γραμμικό επιταχυντή μειώνεται κατά ~ 4 φορές σε σύγκριση με τον ασυμπίεστο. Λόγω της επιτάχυνσης, το ενεργειακό φάσμα της συμπιεσμένης δέσμης μετατοπίζεται προς υψηλότερες ενέργειες, σε αντίθεση με τη μη συμπιεσμένη δέσμη. Η κορυφή του ενεργειακού φάσματος μετά την επιτάχυνση είναι περίπου 115 keV και η ουρά υψηλής ενέργειας φτάνει περίπου τα 125 keV.

Αυτά τα στοιχεία, σύμφωνα με τη σεμνή δήλωση των επιστημόνων, είναι ένα νέο ρεκόρ επιτάχυνσης (πριν από την επιτάχυνση ήταν 70 keV) στην περιοχή των terahertz.

Αλλά για να μειωθεί η διασπορά ενέργειας (4a), πρέπει να επιτευχθεί ακόμη μικρότερη δοκός.

Μικρός αλλά τολμηρός: ένας μικροσκοπικός γραμμικός επιταχυντής σωματιδίων που σημείωσε νέο ρεκόρ
Εικόνα #5

Στην περίπτωση μιας μη συμπιεσμένης εισαγόμενης δέσμης, η παραβολική εξάρτηση του μεγέθους της δέσμης από το ρεύμα αποκαλύπτει την εγκάρσια εκπομπή στην οριζόντια και κάθετη κατεύθυνση: εx,n = 1.703 mm*mrad και εy,n = 1.491 mm*mrad (5a).

Η συμπίεση, με τη σειρά της, βελτίωσε την εγκάρσια εκπομπή κατά 6 φορές σε εx,n = 0,285 mm*mrad (οριζόντια) και εy,n = 0,246 mm*mrad (κάθετη).

Αξίζει να σημειωθεί ότι ο βαθμός μείωσης της εκπομπής είναι περίπου διπλάσιος από τον βαθμό μείωσης της διάρκειας δέσμης, που είναι ένα μέτρο της μη γραμμικότητας της δυναμικής αλληλεπίδρασης με το χρόνο που τα ηλεκτρόνια βιώνουν ισχυρή εστίαση και αποεστίαση του μαγνητικού πεδίου κατά την επιτάχυνση.5b и 5s).

Στην εικόνα 5b Μπορεί να φανεί ότι τα ηλεκτρόνια που εισάγονται στον βέλτιστο χρόνο βιώνουν ολόκληρο τον μισό κύκλο της επιτάχυνσης του ηλεκτρικού πεδίου. Αλλά τα ηλεκτρόνια που φτάνουν πριν ή μετά τον βέλτιστο χρόνο παρουσιάζουν λιγότερη επιτάχυνση και ακόμη και μερική επιβράδυνση. Τέτοια ηλεκτρόνια καταλήγουν με λιγότερη ενέργεια, χοντρικά.

Μια παρόμοια κατάσταση παρατηρείται όταν εκτίθεται σε μαγνητικό πεδίο. Τα ηλεκτρόνια που εγχέονται στον βέλτιστο χρόνο παρουσιάζουν συμμετρικές ποσότητες θετικών και αρνητικών μαγνητικών πεδίων. Εάν η εισαγωγή ηλεκτρονίων συνέβη πριν από τον βέλτιστο χρόνο, τότε υπήρχαν περισσότερα θετικά πεδία και λιγότερα αρνητικά. Εάν τα ηλεκτρόνια εισαχθούν αργότερα από τον βέλτιστο χρόνο, θα υπάρξουν λιγότερα θετικά και περισσότερα αρνητικά (5s). Και τέτοιες αποκλίσεις οδηγούν στο γεγονός ότι το ηλεκτρόνιο μπορεί να αποκλίνει προς τα αριστερά, δεξιά, πάνω ή κάτω, ανάλογα με τη θέση του σε σχέση με τον άξονα, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση της εγκάρσιας ορμής που αντιστοιχεί στην εστίαση ή την αποεστίαση της δέσμης.

Για μια πιο λεπτομερή εξοικείωση με τις αποχρώσεις της μελέτης, συνιστώ να κοιτάξετε αναφέρουν οι επιστήμονες и Πρόσθετα υλικά σε αυτόν.

Επίλογος

Συνοπτικά, η απόδοση του επιταχυντή θα αυξηθεί εάν μειωθεί η διάρκεια της δέσμης ηλεκτρονίων. Σε αυτή την εργασία, η εφικτή διάρκεια δέσμης περιορίστηκε από τη γεωμετρία της εγκατάστασης. Αλλά, θεωρητικά, η διάρκεια της δέσμης μπορεί να φτάσει λιγότερο από 100 fs.

Οι επιστήμονες σημειώνουν επίσης ότι η ποιότητα της δοκού μπορεί να βελτιωθεί περαιτέρω με τη μείωση του ύψους των στρωμάτων και την αύξηση του αριθμού τους. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος δεν είναι χωρίς προβλήματα, ιδίως αυξάνοντας την πολυπλοκότητα της κατασκευής της συσκευής.

Αυτή η εργασία είναι το αρχικό στάδιο μιας πιο εκτενούς και λεπτομερούς μελέτης μιας μινιατούρας εκδοχής ενός γραμμικού επιταχυντή. Παρά το γεγονός ότι η δοκιμασμένη έκδοση δείχνει ήδη εξαιρετικά αποτελέσματα, που δικαίως μπορεί να χαρακτηριστεί ρεκόρ, υπάρχει ακόμη πολλή δουλειά να γίνει.

Ευχαριστώ για την ανάγνωση, μείνετε περίεργοι και καλή εβδομάδα παιδιά! 🙂

Σας ευχαριστούμε που μείνατε μαζί μας. Σας αρέσουν τα άρθρα μας; Θέλετε να δείτε πιο ενδιαφέρον περιεχόμενο; Υποστηρίξτε μας κάνοντας μια παραγγελία ή προτείνοντας σε φίλους, Έκπτωση 30% για χρήστες Habr σε ένα μοναδικό ανάλογο διακομιστών εισαγωγικού επιπέδου, που εφευρέθηκε από εμάς για εσάς: Όλη η αλήθεια για το VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps από 20 $ ή πώς να μοιραστείτε έναν διακομιστή; (διατίθεται με RAID1 και RAID10, έως 24 πυρήνες και έως 40 GB DDR4).

Dell R730xd 2 φορές φθηνότερο; Μόνο εδώ 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 Τηλεόραση από 199$ στην Ολλανδία! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - από 99$! Διαβάστε σχετικά Πώς να χτίσετε την υποδομή Corp. κατηγορίας με τη χρήση διακομιστών Dell R730xd E5-2650 v4 αξίας 9000 ευρώ για μια δεκάρα;

Πηγή: www.habr.com

Προσθέστε ένα σχόλιο