{"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\/fr\/blog\/news\/mal-da-udal-miniatyurnyj-linejnyj-uskoritel-chastits-postavivshij-novyj-rekord","title":{"rendered":"Petit mais puissant : un acc\u00e9l\u00e9rateur de particules miniature qui a \u00e9tabli un nouveau record","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"<p><img decoding=\"async\" alt=\"Petit mais puissant : un acc\u00e9l\u00e9rateur de particules miniature qui a \u00e9tabli un nouveau record\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/6df72c15b548271b03607338af4348b1.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nLe principe que nous connaissons \u00ab plus signifie plus puissant \u00bb s'est d\u00e9j\u00e0 bien ancr\u00e9 dans de nombreux domaines de la soci\u00e9t\u00e9, y compris dans la science et la technologie. Cependant, dans la r\u00e9alit\u00e9 moderne, nous constatons de plus en plus souvent la mise en pratique du proverbe \u00ab petit mais costaud \u00bb. Cela se manifeste aussi bien dans les ordinateurs qui prenaient autrefois toute une pi\u00e8ce, et qui tiennent maintenant dans la paume d'un enfant, que dans les acc\u00e9l\u00e9rateurs de particules charg\u00e9es. Oui, vous vous souvenez du grand collisionneur de hadrons (LHC), dont les dimensions imposantes (26 659 m de long) sont litt\u00e9ralement indiqu\u00e9es dans son nom ? Eh bien, cela appartient d\u00e9j\u00e0 au pass\u00e9 selon les scientifiques de DESY, qui ont d\u00e9velopp\u00e9 une version miniature de l'acc\u00e9l\u00e9rateur, qui ne c\u00e8de en rien \u00e0 son pr\u00e9d\u00e9cesseur de taille compl\u00e8te en termes de performances. De plus, le mini acc\u00e9l\u00e9rateur a m\u00eame \u00e9tabli un nouveau record mondial parmi les acc\u00e9l\u00e9rateurs t\u00e9rahertz, doublant l'\u00e9nergie des \u00e9lectrons inject\u00e9s. Comment le mini acc\u00e9l\u00e9rateur a-t-il \u00e9t\u00e9 d\u00e9velopp\u00e9, quels sont les principes fondamentaux de son fonctionnement et que montrent les exp\u00e9riences pratiques ? C'est ce que nous permettra de d\u00e9couvrir le rapport du groupe de recherche. Allons-y.<noindex><a rel=\"nofollow\" name=\"habracut\"><\/a><\/noindex><\/p>\n<h3>Fondement de l'\u00e9tude<\/h3>\n<p>\nSelon Dongfang Zhang et ses coll\u00e8gues de DESY (Synchrotron Electronique Allemand), qui ont d\u00e9velopp\u00e9 le mini-acc\u00e9l\u00e9rateur, les sources d'\u00e9lectrons ultrarapides jouent un r\u00f4le incroyablement important dans la vie moderne. Beaucoup d'entre elles se manifestent dans la m\u00e9decine, le d\u00e9veloppement de l'\u00e9lectronique et la recherche scientifique. Le plus grand probl\u00e8me des actuels acc\u00e9l\u00e9rateurs lin\u00e9aires utilisant des g\u00e9n\u00e9rateurs \u00e0 radiofr\u00e9quence est leur co\u00fbt, la complexit\u00e9 de l'infrastructure et leur app\u00e9tit d\u00e9vorant en termes d'\u00e9nergie consomm\u00e9e. Ces lacunes limitent consid\u00e9rablement l'accessibilit\u00e9 de ces technologies \u00e0 un public plus large. <\/p>\n<p>Ces probl\u00e8mes \u00e9vidents constituent un excellent stimulant pour le d\u00e9veloppement d'appareils dont la taille ne suscitera pas l'horreur, tout comme le niveau de puissance consomm\u00e9e.<\/p>\n<p>Parmi les nouveaut\u00e9s relatives dans ce domaine, on peut citer les acc\u00e9l\u00e9rateurs t\u00e9rahertz, qui poss\u00e8dent plusieurs \u00ab atouts \u00bb :<\/p>\n<ul>\n<li>il est pr\u00e9vu que des ondes courtes et des impulsions courtes de rayonnement t\u00e9rahertz permettront d'augmenter consid\u00e9rablement le seuil <i>de d\u00e9charge*<\/i>, provoqu\u00e9 par le champ, ce qui permettra d'augmenter les gradients d'acc\u00e9l\u00e9ration ;<\/li>\n<\/ul>\n<blockquote><p><b>D\u00e9charge \u00e9lectrique*<\/b> \u2014 une augmentation rapide du courant lorsqu'une tension sup\u00e9rieure \u00e0 un seuil critique est appliqu\u00e9e.<\/p><\/blockquote>\n<ul>\n<li>la pr\u00e9sence de m\u00e9thodes efficaces pour la g\u00e9n\u00e9ration de rayonnement t\u00e9rahertz \u00e0 champ \u00e9lev\u00e9 permet d'effectuer une synchronisation interne entre les \u00e9lectrons et les champs d'excitation;<\/li>\n<li>des m\u00e9thodes classiques peuvent \u00eatre utilis\u00e9es pour cr\u00e9er de tels dispositifs, mais leur co\u00fbt, leur temps de production et leurs dimensions seront consid\u00e9rablement r\u00e9duits. <\/li>\n<\/ul>\n<p>Les chercheurs estiment que leur acc\u00e9l\u00e9rateur t\u00e9rahertz \u00e0 \u00e9chelle millim\u00e9trique est un compromis entre les acc\u00e9l\u00e9rateurs classiques actuellement disponibles et les micro-acc\u00e9l\u00e9rateurs en cours de d\u00e9veloppement, qui pr\u00e9sentent de nombreux inconv\u00e9nients en raison de leurs tr\u00e8s petites dimensions.<\/p>\n<p>Les chercheurs ne nient pas que la technologie d'acc\u00e9l\u00e9ration t\u00e9rahertz est en d\u00e9veloppement depuis quelque temps. Cependant, \u00e0 leur avis, il reste encore de nombreux aspects dans ce domaine qui n'ont pas \u00e9t\u00e9 \u00e9tudi\u00e9s, v\u00e9rifi\u00e9s ou r\u00e9alis\u00e9s. <\/p>\n<p>Dans leur travail, que nous examinons aujourd'hui, les scientifiques d\u00e9montrent les capacit\u00e9s de STEAM (<i>segmented terahertz electron accelerator and manipulator<\/i>) \u2014 acc\u00e9l\u00e9rateur t\u00e9rahertz \u00e9lectronique segment\u00e9 et manipulateur. STEAM permet de r\u00e9duire la longueur du faisceau d'\u00e9lectrons \u00e0 une dur\u00e9e de sous-picoseconde, offrant ainsi un contr\u00f4le femtoseconde sur la phase d'acc\u00e9l\u00e9ration.<\/p>\n<p>Un champ d'acc\u00e9l\u00e9ration de 200 MV\/m (MV \u2014 m\u00e9gavolt) a \u00e9t\u00e9 atteint, ce qui entra\u00eene un acc\u00e9l\u00e9ration t\u00e9rahertz record \u00e0 &gt; 70 keV (kilo\u00e9lectronvolt) du faisceau d'\u00e9lectrons implant\u00e9 avec une \u00e9nergie de 55 keV. Cela a permis d'obtenir des \u00e9lectrons acc\u00e9l\u00e9r\u00e9s jusqu'\u00e0 125 keV.<\/p>\n<h3>Structure de l'appareil et sa r\u00e9alisation<\/h3>\n<p>\n<img decoding=\"async\" alt=\"Petit mais puissant : un acc\u00e9l\u00e9rateur de particules miniature qui a \u00e9tabli un nouveau record\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/581d753c9734024561fa600f132a7e8d.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Image n\u00b0 1 : sch\u00e9ma de l'appareil \u00e9tudi\u00e9.<\/i><\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Petit mais puissant : un acc\u00e9l\u00e9rateur de particules miniature qui a \u00e9tabli un nouveau record\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/d404ba9fe59504ac46e730aefbbf2134.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Image n\u00b0 1-2 : a \u2014 sch\u00e9ma de la structure segment\u00e9e \u00e0 5 couches d\u00e9velopp\u00e9e, b \u2014 rapport entre l'acc\u00e9l\u00e9ration calcul\u00e9e et la direction de propagation des \u00e9lectrons.<\/i><\/p>\n<p>Des faisceaux d'\u00e9lectrons (55 keV) sont g\u00e9n\u00e9r\u00e9s \u00e0 partir de <i>pistolet \u00e9lectronique*<\/i> et sont inject\u00e9s dans le STEAM-buncher t\u00e9rahertz (compresseur de faisceau), puis passent dans le STEAM-linac (<i>acc\u00e9l\u00e9rateur lin\u00e9aire*<\/i>).<\/p>\n<blockquote><p><b>Pistolet \u00e9lectronique*<\/b> \u2014 dispositif de g\u00e9n\u00e9ration de faisceau d'\u00e9lectrons de configuration et d'\u00e9nergie n\u00e9cessaires.<\/p><\/blockquote>\n<blockquote><p><b>Acc\u00e9l\u00e9rateur lin\u00e9aire*<\/b> \u2014 un acc\u00e9l\u00e9rateur dans lequel les particules charg\u00e9es traversent la structure uniquement une fois, ce qui distingue l'acc\u00e9l\u00e9rateur lin\u00e9aire de l'acc\u00e9l\u00e9rateur cyclique (par exemple, le LHC). <\/p><\/blockquote>\n<p>Les deux dispositifs STEAM re\u00e7oivent des impulsions t\u00e9rahertz d'un m\u00eame laser \u00e0 lumi\u00e8re infrarouge proche (NIR), qui active \u00e9galement le photocathode d'un canon \u00e9lectronique, entra\u00eenant une synchronisation interne entre les \u00e9lectrons et les champs d'acc\u00e9l\u00e9ration. Des impulsions ultraviolettes pour l'\u00e9mission photo\u00e9lectrique sur le photocathode sont g\u00e9n\u00e9r\u00e9es \u00e0 travers deux \u00e9tapes cons\u00e9cutives. <i>GVG*<\/i> de la longueur d'onde principale de la lumi\u00e8re infrarouge proche. Ce processus transforme l'impulsion laser d'une longueur d'onde de 1020 nm en 510 nm puis en 255 nm.<\/p>\n<blockquote><p><b>GVG*<\/b> (g\u00e9n\u00e9ration de la seconde harmonique optique) \u2014 un processus qui consiste \u00e0 combiner des photons ayant la m\u00eame fr\u00e9quence lors d'une interaction avec un mat\u00e9riau non lin\u00e9aire, ce qui entra\u00eene la formation de nouveaux photons avec une \u00e9nergie et une fr\u00e9quence doubl\u00e9es, ainsi qu'une longueur d'onde deux fois moindre.<\/p><\/blockquote>\n<p>Le reste du faisceau laser NIR est s\u00e9par\u00e9 en 4 faisceaux, qui sont utilis\u00e9s pour g\u00e9n\u00e9rer quatre impulsions t\u00e9rahertz \u00e0 cycle unique par le biais de la g\u00e9n\u00e9ration de diff\u00e9rences de fr\u00e9quences intrapuls\u00e9es.<\/p>\n<p>Deux impulsions t\u00e9rahertz sont ensuite dirig\u00e9es vers chaque dispositif STEAM via des structures en cornes sym\u00e9triques, qui orientent l'\u00e9nergie t\u00e9rahertz vers la zone d'interaction perpendiculairement \u00e0 la direction de propagation des \u00e9lectrons.<\/p>\n<p>Lorsque les \u00e9lectrons entrent dans chaque dispositif STEAM, ils subissent l'influence de composants \u00e9lectriques et magn\u00e9tiques. <i>force de Lorentz*<\/i>.<\/p>\n<blockquote><p><b>La force de Lorentz*<\/b> \u2014 est la force avec laquelle un champ \u00e9lectromagn\u00e9tique agit sur une particule charg\u00e9e.<\/p><\/blockquote>\n<p>Dans ce cas, le champ \u00e9lectrique est responsable de l'acc\u00e9l\u00e9ration et du ralentissement, tandis que le champ magn\u00e9tique provoque des d\u00e9viations transversales.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Petit mais puissant : un acc\u00e9l\u00e9rateur de particules miniature qui a \u00e9tabli un nouveau record\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/6e56629be1c0de410ab1411baaceff14.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Image n\u00b02<\/i><\/p>\n<p>Comme nous le voyons sur les images <b>2a<\/b> et <b>2b<\/b>, \u00e0 l'int\u00e9rieur de chaque dispositif STEAM, les faisceaux t\u00e9rahertz sont s\u00e9par\u00e9s transversalement par des feuilles m\u00e9talliques fines en plusieurs couches de diff\u00e9rentes \u00e9paisseurs, chacune agissant comme un guide d'onde, transportant une partie de l'\u00e9nergie totale vers la zone d'interaction. Chaque couche contient \u00e9galement des plaques di\u00e9lectriques pour synchroniser le temps d'arriv\u00e9e du front d'onde t\u00e9rahertz* <i>avec le front des \u00e9lectrons.<\/i> Le front d'onde*<\/p>\n<blockquote><p><b>\u2014 est la surface atteinte par l'onde.<\/b> Les deux dispositifs STEAM fonctionnent en mode \u00e9lectrique, c'est-\u00e0-dire de mani\u00e8re \u00e0 produire un recouvrement du champ \u00e9lectrique et une suppression du champ magn\u00e9tique au centre de la zone d'interaction.<\/p><\/blockquote>\n<p>Les deux appareils STEAM fonctionnent en mode \u00e9lectrique, c'est-\u00e0-dire de mani\u00e8re \u00e0 produire un champ \u00e9lectrique superpos\u00e9 et \u00e0 supprimer le champ magn\u00e9tique au centre de la zone d'interaction.<\/p>\n<p>Dans le premier dispositif, les \u00e9lectrons sont chronom\u00e9tr\u00e9s de mani\u00e8re \u00e0 passer \u00e0 travers <i>le croisement de z\u00e9ro*<\/i> un champ t\u00e9rahertz, o\u00f9 les gradients temporels du champ \u00e9lectrique sont maximis\u00e9s, tandis que le champ moyen est minimis\u00e9.<\/p>\n<blockquote><p><b>Le croisement de z\u00e9ro*<\/b> est le point o\u00f9 il n'y a aucune tension.<\/p><\/blockquote>\n<p>Cette configuration provoque une acc\u00e9l\u00e9ration de la queue du faisceau d'\u00e9lectrons et un ralentissement de sa t\u00eate, entra\u00eenant une focalisation longitudinale balistique (<b>2a<\/b> et <b>2c<\/b>).<\/p>\n<p>Dans le deuxi\u00e8me dispositif, la synchronisation de l'\u00e9lectron et de l'\u00e9mission t\u00e9rahertz est \u00e9tablie de mani\u00e8re \u00e0 ce que le faisceau d'\u00e9lectrons ne subisse que le cycle n\u00e9gatif du champ \u00e9lectrique t\u00e9rahertz. Cette configuration conduit \u00e0 une acc\u00e9l\u00e9ration continue pure (<b>2b<\/b> et <b>2d<\/b>).<\/p>\n<p>Un laser \u00e0 \u00e9mission NIR ressemble \u00e0 un syst\u00e8me Yb:YLF refroidi cryog\u00e9n\u00e9tiquement, \u00e9mettant des impulsions optiques d'une dur\u00e9e de 1,2 ps et d'une \u00e9nergie de 50 mJ \u00e0 une longueur d'onde de 1020 nm et une fr\u00e9quence de r\u00e9p\u00e9tition de 10 Hz. Les impulsions t\u00e9rahertz avec une fr\u00e9quence centrale de 0,29 t\u00e9rahertz (p\u00e9riode de 3,44 ps) sont g\u00e9n\u00e9r\u00e9es par la m\u00e9thode de front d'impulsion inclin\u00e9.<\/p>\n<p>Pour alimenter le STEAM-buncher (compresseur de faisceau), seulement 2 x 50 nJ d'\u00e9nergie t\u00e9rahertz ont \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9es, tandis que pour le STEAM-linac (acc\u00e9l\u00e9rateur lin\u00e9aire), 2 x 15 mJ \u00e9taient n\u00e9cessaires.<\/p>\n<p>Le diam\u00e8tre des ouvertures d'entr\u00e9e et de sortie des deux dispositifs STEAM est de 120 \u00b5m.<\/p>\n<p>Le compresseur de faisceau est con\u00e7u avec trois couches de hauteur identique (0,225 mm), \u00e9quip\u00e9es de plaques en quartz fondu (\u03f5r = 4,41) de longueurs 0,42 et 0,84 mm pour le contr\u00f4le de la synchronisation temporelle. Les hauteurs \u00e9gales des couches du compresseur refl\u00e8tent le fait qu'il n'y a pas d'acc\u00e9l\u00e9ration (<b>2c<\/b>).<\/p>\n<p>Cependant, dans l'acc\u00e9l\u00e9rateur lin\u00e9aire, les hauteurs diff\u00e8rent d\u00e9j\u00e0 \u2014 0,225, 0,225 et 0,250 mm (+ plaques en quartz fondu de 0,42 et 0,84 mm). L'augmentation de la hauteur de la couche explique l'augmentation de la vitesse des \u00e9lectrons lors de l'acc\u00e9l\u00e9ration.<\/p>\n<p>Les scientifiques notent que le nombre de couches r\u00e9pond directement \u00e0 la fonctionnalit\u00e9 de chacun des deux dispositifs. Pour obtenir un degr\u00e9 d'acc\u00e9l\u00e9ration plus \u00e9lev\u00e9, par exemple, il faudra plus de couches et une autre configuration de hauteurs pour optimiser l'interaction.<\/p>\n<h3>Les r\u00e9sultats des exp\u00e9riences pratiques<\/h3>\n<p>\nTout d'abord, les chercheurs rappellent que dans les acc\u00e9l\u00e9rateurs \u00e0 radiofr\u00e9quence conventionnels, l'influence de la dur\u00e9e temporelle du faisceau d'\u00e9lectrons inject\u00e9 sur les propri\u00e9t\u00e9s du faisceau acc\u00e9l\u00e9r\u00e9 est li\u00e9e au changement du champ \u00e9lectrique exp\u00e9riment\u00e9 lors de l'interaction entre diff\u00e9rents \u00e9lectrons au sein du faisceau, arrivant \u00e0 des moments diff\u00e9rents. Ainsi, on peut supposer que des champs avec un plus grand gradient et des faisceaux de plus longue dur\u00e9e entra\u00eeneront une plus grande dispersion d'\u00e9nergies. Les faisceaux de longue dur\u00e9e introduits peuvent \u00e9galement conduire \u00e0 des valeurs plus \u00e9lev\u00e9es. <i>\u00e9mittance*<\/i>.<\/p>\n<blockquote><p><b>\u00c9mittance*<\/b> \u2014 l'espace de phase occup\u00e9 par le faisceau acc\u00e9l\u00e9r\u00e9 de particules charg\u00e9es.<\/p><\/blockquote>\n<p>Dans le cas d'un acc\u00e9l\u00e9rateur t\u00e9rahertz, la p\u00e9riode du champ d'excitation est environ 200 fois plus courte. Par cons\u00e9quent, <i>l'intensit\u00e9*<\/i> du champ maintenu sera 10 fois plus \u00e9lev\u00e9e. <\/p>\n<blockquote><p><b>L'intensit\u00e9 du champ \u00e9lectrique* <\/b> est un indicateur du champ \u00e9lectrique, \u00e9gal au rapport de la force appliqu\u00e9e \u00e0 une charge ponctuelle immobile plac\u00e9e en ce point du champ \u00e0 la valeur de cette charge. <\/p><\/blockquote>\n<p>Ainsi, dans un acc\u00e9l\u00e9rateur t\u00e9rahertz, les gradients de champ \u00e9prouv\u00e9s par les \u00e9lectrons peuvent \u00eatre plusieurs ordres de grandeur plus \u00e9lev\u00e9s que dans un appareil normal. L'\u00e9chelle de temps sur laquelle la courbure du champ est perceptible sera \u00e9galement beaucoup plus courte. Il en r\u00e9sulte que la dur\u00e9e du faisceau d'\u00e9lectrons inject\u00e9 aura une influence plus marqu\u00e9e.<\/p>\n<p>Les scientifiques ont d\u00e9cid\u00e9 de v\u00e9rifier pratiquement ces donn\u00e9es th\u00e9oriques. Pour cela, ils ont inject\u00e9 des faisceaux d'\u00e9lectrons de diff\u00e9rentes dur\u00e9es, contr\u00f4l\u00e9es par compression gr\u00e2ce au premier dispositif STEAM (STEAM-buncher).<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Petit mais puissant : un acc\u00e9l\u00e9rateur de particules miniature qui a \u00e9tabli un nouveau record\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/1d15ed2cec289b62df3d7a8a1fc2962c.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Image n\u00b03<\/i><\/p>\n<p>Dans le cas o\u00f9 le compresseur n'\u00e9tait pas connect\u00e9 \u00e0 une source d'alimentation, des faisceaux d'\u00e9lectrons (55 keV) avec une charge d'environ 1 fC (f\u00e9mtocoulomb) ont parcouru environ 300 mm depuis le canon \u00e9lectronique jusqu'\u00e0 l'appareil d'acc\u00e9l\u00e9rateur lin\u00e9aire (STEAM-linac). Ces \u00e9lectrons pouvaient se dilater sous l'effet des forces de charge spatiale jusqu'\u00e0 une dur\u00e9e d\u00e9passant 1000 fs (femtosecondes).<\/p>\n<p>\u00c0 cette dur\u00e9e, le faisceau \u00e9lectronique occupait environ 60 % de la demi-onde du champ acc\u00e9l\u00e9rateur \u00e0 une fr\u00e9quence de 1,7 ps, ce qui entra\u00eenait un spectre \u00e9nerg\u00e9tique apr\u00e8s l'acc\u00e9l\u00e9ration avec un pic \u00e0 115 keV et une largeur de r\u00e9partition de l'\u00e9nergie de plus de 60 keV.<b>3a<\/b>).<\/p>\n<p>Pour comparer ces r\u00e9sultats avec les attentes, une situation de propagation des \u00e9lectrons \u00e0 travers un acc\u00e9l\u00e9rateur lin\u00e9aire a \u00e9t\u00e9 mod\u00e9lis\u00e9e, lorsque les \u00e9lectrons \u00e9taient d\u00e9synchronis\u00e9s (c'est-\u00e0-dire ne co\u00efncidaient pas) par rapport au temps optimal d'injection. Les calculs de cette situation ont montr\u00e9 que le gain d'\u00e9nergie des \u00e9lectrons d\u00e9pend fortement du moment d'injection, jusqu'\u00e0 l'\u00e9chelle de temps subpicoseconde (<b>3b<\/b>). Cela signifie qu'avec un r\u00e9glage optimal, l'\u00e9lectron subira la pleine demi-p\u00e9riode d'acc\u00e9l\u00e9ration du rayonnement t\u00e9rahertz dans chaque couche (<b>3c<\/b>).<\/p>\n<p>Si les \u00e9lectrons arrivent \u00e0 des moments diff\u00e9rents, ils subissent moins d'acc\u00e9l\u00e9ration dans la premi\u00e8re couche, ce qui leur prend plus de temps pour la traverser. Ensuite, la d\u00e9synchronisation s'accentue dans les couches suivantes, ce qui entra\u00eene un ralentissement ind\u00e9sirable (<b>3d<\/b>). <\/p>\n<p>Pour minimiser au maximum l'effet n\u00e9gatif de la dur\u00e9e temporelle du faisceau d'\u00e9lectrons, le premier appareil STEAM a fonctionn\u00e9 en mode de compression. La dur\u00e9e du faisceau d'\u00e9lectrons dans l'acc\u00e9l\u00e9rateur lin\u00e9aire a \u00e9t\u00e9 optimis\u00e9e au minimum d'environ 350 fs (largeur \u00e0 mi-hauteur) en ajustant l'\u00e9nergie t\u00e9rahertz fournie au compresseur et en commutant l'acc\u00e9l\u00e9rateur lin\u00e9aire en mode de hachage (<b>4b<\/b>).<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Petit mais puissant : un acc\u00e9l\u00e9rateur de particules miniature qui a \u00e9tabli un nouveau record\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/f4c887b0cd58549da2bdc3a25ebab294.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Image n\u00b04<\/i><\/p>\n<p>La dur\u00e9e minimale du faisceau a \u00e9t\u00e9 \u00e9tablie en fonction de la dur\u00e9e de l'impulsion UV du photocathode, qui \u00e9tait d'environ 600 fs. De plus, la distance entre le compresseur et la bande a jou\u00e9 un r\u00f4le important, ce qui limitait l'intensit\u00e9 de l'\u00e9paississement en vitesse. Dans l'ensemble, ces mesures permettent d'assurer une pr\u00e9cision de phase dans l'ordre de la femtoseconde \u00e0 l'\u00e9tape d'acc\u00e9l\u00e9ration.<\/p>\n<p>Sur l'image <b>4a<\/b> Il est \u00e9vident que la dispersion d'\u00e9nergie du faisceau d'\u00e9lectrons comprim\u00e9 apr\u00e8s une acc\u00e9l\u00e9ration optimis\u00e9e dans l'acc\u00e9l\u00e9rateur lin\u00e9aire est r\u00e9duite d'environ 4 fois par rapport \u00e0 celle non comprim\u00e9e. Gr\u00e2ce \u00e0 l'acc\u00e9l\u00e9ration, le spectre \u00e9nerg\u00e9tique du faisceau comprim\u00e9 se d\u00e9place vers des \u00e9nergies plus \u00e9lev\u00e9es, contrairement au faisceau non comprim\u00e9. Le pic du spectre \u00e9nerg\u00e9tique apr\u00e8s l'acc\u00e9l\u00e9ration atteint environ 115 keV, et la queue \u00e0 haute \u00e9nergie atteint environ 125 keV.<\/p>\n<p>Ces chiffres, selon l'affirmation modeste des scientifiques, repr\u00e9sentent un nouveau record d'acc\u00e9l\u00e9ration (avant l'acc\u00e9l\u00e9ration, c'\u00e9tait 70 keV) dans la gamme t\u00e9rahertz.<\/p>\n<p>Cependant, pour r\u00e9duire la dispersion d'\u00e9nergie (<i>4a<\/i>), il est n\u00e9cessaire d'atteindre un faisceau encore plus court. <\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Petit mais puissant : un acc\u00e9l\u00e9rateur de particules miniature qui a \u00e9tabli un nouveau record\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/7c53a1ca68dfbe52518d1dcd813ad6c9.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Image n\u00b05<\/i><\/p>\n<p>Dans le cas d'un faisceau de particules non comprim\u00e9, la d\u00e9pendance parabolique de la taille du faisceau au courant r\u00e9v\u00e8le l'\u00e9mittance transverse dans les directions horizontale et verticale : \u03b5x,n = 1,703 mm*mrad et \u03b5y,n = 1,491 mm*mrad (<b>5a<\/b>).<\/p>\n<p>La compression, quant \u00e0 elle, a am\u00e9lior\u00e9 l'\u00e9mittance transverse par 6 fois jusqu'\u00e0 \u03b5x,n = 0,285 mm*mrad (horizontal) et \u03b5y,n = 0,246 mm*mrad (vertical).<\/p>\n<p>Il convient de noter que le degr\u00e9 de r\u00e9duction de l'\u00e9mittance est environ deux fois plus important que le degr\u00e9 de r\u00e9duction de la dur\u00e9e du faisceau, ce qui est une mesure de la non-lin\u00e9arit\u00e9 de la dynamique d'interaction dans le temps, lorsque les \u00e9lectrons subissent une forte focalisation et d\u00e9focalisation du champ magn\u00e9tique pendant l'acc\u00e9l\u00e9ration (<b>5b<\/b> et <b>5c<\/b>).<\/p>\n<p>Sur l'image <b>5b<\/b> il est perceptible que les \u00e9lectrons introduits au moment optimal subissent toute la semi-p\u00e9riode d'acc\u00e9l\u00e9ration du champ \u00e9lectrique. En revanche, les \u00e9lectrons qui arrivent avant ou apr\u00e8s le moment optimal subissent une acc\u00e9l\u00e9ration moindre et m\u00eame un ralentissement partiel. En cons\u00e9quence, ces \u00e9lectrons re\u00e7oivent moins d'\u00e9nergie, pour dire les choses simplement.<\/p>\n<p>Une situation similaire est observ\u00e9e en pr\u00e9sence du champ magn\u00e9tique. Les \u00e9lectrons introduits au moment optimal subissent une quantit\u00e9 sym\u00e9trique de champs magn\u00e9tiques positifs et n\u00e9gatifs. En revanche, si l'introduction des \u00e9lectrons a eu lieu avant le moment optimal, il y avait plus de champs positifs et moins de champs n\u00e9gatifs. Dans le cas de l'introduction d'\u00e9lectrons apr\u00e8s le moment optimal, c'est l'inverse : moins de champs positifs et plus de champs n\u00e9gatifs (<b>5c<\/b>). De tels \u00e9carts conduisent \u00e0 ce qu'un \u00e9lectron puisse d\u00e9vier vers la gauche, la droite, vers le haut ou vers le bas en fonction de sa position par rapport \u00e0 l'axe, ce qui entra\u00eene une augmentation de l'impulsion transverse, correspondant \u00e0 la focalisation ou \u00e0 la d\u00e9focalisation du faisceau.<\/p>\n<p>Pour une compr\u00e9hension plus approfondie des nuances de l'\u00e9tude, je recommande de consulter le <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/www.osapublishing.org\/optica\/fulltext.cfm?uri=optica-6-7-872&amp;id=415315\">rapport des chercheurs<\/a><\/noindex> et <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/osapublishing.figshare.com\/articles\/3990773_pdf\/8231024\">documents compl\u00e9mentaires<\/a><\/noindex> \u00e0 ce sujet.<\/p>\n<h3>\u00c9pilogue<\/h3>\n<p>\nEn r\u00e9sum\u00e9, la performance de l'acc\u00e9l\u00e9rateur sera am\u00e9lior\u00e9e en r\u00e9duisant la dur\u00e9e du faisceau d'\u00e9lectrons. Dans cette \u00e9tude, la dur\u00e9e r\u00e9alisable du faisceau a \u00e9t\u00e9 limit\u00e9e par la g\u00e9om\u00e9trie de l'installation. Mais, en th\u00e9orie, la dur\u00e9e du faisceau peut atteindre moins de 100 fs. <\/p>\n<p>Les chercheurs notent \u00e9galement que la qualit\u00e9 du faisceau peut \u00eatre am\u00e9lior\u00e9e ult\u00e9rieurement en r\u00e9duisant la hauteur des couches et en augmentant leur nombre. Cependant, cette m\u00e9thode n'est pas sans probl\u00e8mes, notamment l'augmentation de la complexit\u00e9 de la fabrication de l'appareil.<\/p>\n<p>Ce travail constitue la premi\u00e8re \u00e9tape d'une \u00e9tude plus vaste et d\u00e9taill\u00e9e de la version miniature d'un acc\u00e9l\u00e9rateur lin\u00e9aire. Bien que la version test\u00e9e montre d\u00e9j\u00e0 d'excellents r\u00e9sultats, qu'on peut l\u00e9gitimement qualifier de records, il reste encore beaucoup \u00e0 faire. <\/p>\n<p>Merci pour votre attention, restez curieux et passez une excellente semaine de travail, les amis ! \ud83d\ude42<\/p>\n<p>Merci de rester avec nous. Aimez-vous nos articles ? Voulez-vous voir plus de contenus int\u00e9ressants ? Soutenez-nous en passant une commande ou en recommandant \u00e0 vos amis. <b>30% de r\u00e9duction pour les utilisateurs de Habr sur un \u00e9quivalent unique des serveurs d'entr\u00e9e de gamme, con\u00e7u sp\u00e9cialement pour vous :<\/b> <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/company\/ua-hosting\/blog\/347386\/\">Toute la v\u00e9rit\u00e9 sur le VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 c\u0153urs) 10Go DDR4 240Go SSD 1Gbps \u00e0 partir de 20 $ ou comment bien diviser un serveur ?<\/a><\/noindex> (options disponibles avec RAID1 et RAID10, jusqu'\u00e0 24 c\u0153urs et jusqu'\u00e0 40 Go DDR4).<\/p>\n<p><b>Dell R730xd \u00e0 moiti\u00e9 prix ?<\/b> Uniquement chez nous <b><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ua-hosting.company\/serversnl\">2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64Go DDR4 4x960Go SSD 1Gbps 100 To \u00e0 partir de 199 $<\/a><\/noindex> aux Pays-Bas ! <b>Dell R420 \u2014 2x E5-2430 2.2GHz 6C 128Go DDR3 2x960Go SSD 1Gbps 100To \u2014 \u00e0 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