Ụkpụrụ a maara nke ọma nke "ịbawanye ike" eguzobewo ogologo oge n'ọtụtụ akụkụ nke ọha mmadụ, gụnyere sayensị na nkà na ụzụ. Otú ọ dị, n'ime ihe ndị dị n'oge a, mmejuputa a na-arụ ọrụ nke okwu ahụ bụ "obere, ma dị ike" na-aghọwanye ihe na-emekarị. Nke a na-egosipụta ma na kọmputa, nke mbụ were dum ụlọ, ma ugbu a dabara na n'ọbụ nwa, na ebubo urughuru accelerators. Ee, cheta nnukwu Hadron Collider (LHC), onye akụkụ ya dị egwu (26 m n'ogologo) gosipụtara n'ezie n'aha ya? Ya mere, nke a abụrụlarị ihe n'oge gara aga, dị ka ndị ọkà mmụta sayensị si DESY si kwuo, bụ ndị mepụtara obere ụdị nke ngwa ngwa ngwa ngwa, nke na-adịghị ala na arụmọrụ na onye bu ya ụzọ zuru oke. Ọzọkwa, mini accelerator ọbụna setịpụrụ ndekọ ụwa ọhụrụ n'etiti ndị na-eme ngwa ngwa terahertz, na-eme ka ike nke electrons agbakwunyere okpukpu abụọ. Olee otú e si zụlite obere ihe na-eme ngwa ngwa, gịnị bụ ụkpụrụ ndị bụ́ isi nke ọrụ ya, gịnịkwa ka e gosipụtawo nnwale ndị bara uru? Akụkọ nke otu nyocha ga-enyere anyị aka ịchọpụta nke a. Gaa.
Ntọala nyocha
Dị ka Dongfang Zhang na ndị ọrụ ibe ya na DESY (German Electron Synchrotron), onye mepụtara mini-accelerator, ultrafast electron isi mmalite na-arụ ọrụ dị oke mkpa na ndụ ọha mmadụ nke oge a. Ọtụtụ n'ime ha na-apụta na nkà mmụta ọgwụ, mmepe eletrọnịkị na nyocha sayensị. Nsogbu kachasị na ndị na-eme ngwa ngwa linear ugbu a na-eji oscillator ugboro redio bụ ọnụ ahịa ha dị elu, akụrụngwa dị mgbagwoju anya, na nnukwu ike oriri. Na adịghị ike ndị dị otú ahụ na-ejedebe nke ukwuu ohere nke teknụzụ ndị dị otú ahụ na ndị ọrụ buru ibu.
Nsogbu ndị a doro anya bụ ihe mkpali dị ukwuu maka ịmepụta ngwaọrụ nke nha na ike ha agaghị eme ka egwu.
N'ime ihe ọhụụ ọhụrụ dị na ụlọ ọrụ a bụ terahertz accelerators, nke nwere ọtụtụ “uru”:
- A na-atụ anya na obere ebili mmiri na mkpirisi mkpirisi nke terahertz radieshon ga-abawanye ọnụ ụzọ gbarie*, mere site na ubi, nke ga-amụba osooso gradients;
Ọkụ eletrik* - mmụba dị nkọ na ike dị ugbu a mgbe a na-etinye voltaji dị oke egwu.
- ọnụnọ nke ụzọ dị irè maka ịmepụta radieshon terahertz dị elu na-enye ohere maka imekọrịta n'ime n'etiti electrons na ubi mkpali;
- Enwere ike iji ụzọ oge gboo mepụta ngwaọrụ ndị dị otú ahụ, mana ọnụ ahịa ha, oge mmepụta na nha ha ga-ebelata nke ukwuu.
Ndị ọkà mmụta sayensị kwenyere na ihe ngwa ngwa terahertz nke millimeter ha bụ nkwekọrịta n'etiti ndị na-eme ngwa ngwa nke dị ugbu a na micro-accelerators nke a na-emepụta, ma nwere ọtụtụ ọghọm n'ihi obere akụkụ ha.
Ndị na-eme nchọpụta anaghị agọnarị na teknụzụ acceleration terahertz anọwo na-etolite ruo oge ụfọdụ. Agbanyeghị, n'echiche ha, a ka nwere ọtụtụ akụkụ na mpaghara a na-amụbeghị, nwale ma ọ bụ tinye ya n'ọrụ.
Na ọrụ ha, nke anyị na-atụle taa, ndị ọkà mmụta sayensị na-egosipụta ike nke STEAM (Nkewa terahertz eletrọn osooso na onye njikwa) - ihe na-eme ngwa ngwa terahertz eletrọn na onye na-emegharị ihe. STEAM na-enye ohere ka e wedata ogologo beam eletrọn ka ọ bụrụ oge sub-picosecond, si otú a na-enye njikwa femtosecond n'oge usoro osooso.
Ọ ga-ekwe omume iji nweta ebe acceleration nke 200 MV / m (MV - megavolt), nke na-eduga na ndekọ terahertz acceleration nke> 70 keV (kiloelectronvolt) site na ọkụ eletrik agbakwunyere na ike nke 55 keV. N'ụzọ dị otú a, accelerated electrons ruo 125 keV nwetara.
Ọdịdị ngwaọrụ na mmejuputa iwu
Foto No. 1: eserese nke ngwaọrụ a na-amụ.
Onyonyo No. 1-2: a - eserese nke mepụtara 5-layer segmented Ọdịdị, b - ruru nke gbakọọ osooso na ntụziaka nke electron propagation.
A na-ewepụta ọkụ eletrik (55 keV). egbe eletrọn* a na-ewebata ya na terahertz STEAM-buncher (beam compressor), mgbe nke ahụ gasịrị, ha na-agafe na STEAM-linac (ngwa ngwa linear*).
Egbe eletrọn* - ngwaọrụ maka ịmepụta ọkụ nke electrons nke nhazi na ike achọrọ.
Ngwa ngwa ngwa ahịrị* - ihe osooso nke ụmụ irighiri ihe ebubo na-agafe na ihe owuwu ahụ naanị otu ugboro, nke na-amata ọdịiche nke ihe osooso linear na cyclic (dịka ọmụmaatụ, LHC).
Ngwa STEAM abụọ ahụ na-enweta pulses terahertz site na otu laser infrared (NIR) dị nso, nke na-agbakwa fotocathode egbe eletrọn, na-ebute mmekọrịta dị n'ime n'etiti electrons na ubi na-eme ngwa ngwa. A na-emepụta ultraviolet pulses maka photoemission na photocathode site na nkebi abụọ na-esote GVG* isi ogologo wavelength nke ọkụ infrared nso. Usoro a na-atụgharị pulse laser 1020 nm mbụ gaa na 510 nm wee gaa na 255 nm.
GVG* (ọgbọ ngwa anya nke abụọ harmonic ọgbọ) bụ usoro ijikọta photons nke otu ugboro n'oge mmekọrịta ya na ihe na-adịghị ahụ anya, nke na-eduga n'ịmepụta photon ọhụrụ na ike okpukpu abụọ, yana ọkara nke ogologo wavelength.
A na-ekewa nke fọdụrụ n'ime oghere laser NIR n'ime oghere anọ, nke a na-eji na-emepụta mkpụrụ osisi terahertz anọ nke otu okirikiri site n'ịmepụta ọdịiche ugboro ugboro intra-pulse.
A na-ebunye mkpụrụ osisi terahertz abụọ ahụ na ngwaọrụ STEAM nke ọ bụla site na nhazi mpi symmetrical nke na-eduzi ike terahertz n'ime mpaghara mmekọrịta n'akụkụ ụzọ mgbasa ozi elektrọn.
Mgbe elektrọn na-abanye na ngwaọrụ STEAM nke ọ bụla, a na-ekpughere ha na ngwa eletriki na magnetik Ndị agha Lorentz*.
Ike Lorentz* - ike nke oghere electromagnetic na-arụ ọrụ na ngwongwo ebubo.
N'okwu a, ọkụ eletrik na-ahụ maka osooso na nkwụsịtụ, na oghere ndọta na-akpata nkwụsị n'akụkụ.
Foto #2
Dị ka anyị na-ahụ na oyiyi 2 и 2b, N'ime ngwaọrụ STEAM ọ bụla, a na-ekewa terahertz beams transversely site na mpempe ígwè dị mkpa n'ime ọtụtụ ọkwa dị iche iche nke ịdị arọ dị iche iche, nke ọ bụla n'ime ha na-eme dị ka ebili mmiri, na-ebufe akụkụ nke ike zuru ezu na mpaghara mmekọrịta. Enwekwara efere dielectric na oyi akwa nke ọ bụla iji hazie oge mbata nke terahertz ihu ife* na n'ihu nke electrons.
N'ihu ifegharị* - elu nke ebili mmiri rutere.
Ngwa STEAM abụọ a na-arụ ọrụ na ọnọdụ eletrik, ya bụ, n'ụzọ dị otú a iji tinye ọkụ eletrik ma kwụsịtụ oghere magnet n'etiti etiti ebe mmekọrịta.
Na ngwaọrụ mbụ, eletrọn na-ewepụta oge iji gafee ngafe efu* ubi terahertz, ebe a na-ebuli elu oge gradients nke mpaghara eletrik yana belata nkezi ubi.
Agafe efu* - isi ebe enweghị esemokwu.
Nhazi a na-eme ka ọdụ nke eriri eletrọn gbatịa ngwa ngwa na isi ya na-adalata, na-ebute nlebara anya ogologo ogologo nke ballistic (2 и 2c).
N'ime ngwaọrụ nke abụọ, a na-edozi mmekọrịta nke electron na terahertz radieshon nke mere na ọkụ eletrik na-enweta naanị okirikiri na-adịghị mma nke mpaghara eletriki terahertz. Nhazi a na-ebute osooso net na-aga n'ihu (2b и 2d).
Laser NIR bụ usoro Yb: YLF jụrụ oyi nke na-emepụta mkpụrụ osisi anya nke oge 1.2 ps yana ike 50 mJ n'ogologo nke 1020 nm yana nkwughachi nke 10 Hz. Na terahertz pulses na etiti etiti nke 0.29 terahertz (oge nke 3.44 ps) na-esite na usoro n'ihu pulse nwere mmasị.
Iji mee ka STEAM-buncher (beam compressor) naanị 2 x 50 nJ nke ike terahertz ji mee ihe, na STEAM-linac (linear accelerator) chọrọ 2 x 15 mJ.
Dayameta nke oghere ntinye na oghere nke ngwaọrụ STEAM abụọ bụ 120 microns.
A na-emepụta kọmpụta nke beam na akwa atọ nke nha nha nhata (0 mm), bụ nke ejiri efere silica fused (ϵr = 225) nke ogologo 4.41 na 0.42 mm na-achịkwa oge. Ogo nha nhata nke oyi akwa compressor na-egosipụta eziokwu ahụ na ọ nweghị ngwangwa (2c).
Ma na linear osooso elu dị iche iche - 0.225, 0.225 na 0.250 mm (+ fused quartz efere 0.42 na 0.84 mm). Mmụba nke elu oyi akwa na-akọwa mmụba nke ọsọ eletrọn n'oge osooso.
Ndị ọkà mmụta sayensị na-achọpụta na ọnụ ọgụgụ nke akwa akwa bụ kpọmkwem maka ọrụ nke ngwaọrụ abụọ a. Ịnweta ọnụ ọgụgụ dị elu nke osooso, dịka ọmụmaatụ, ga-achọ ọkwa ndị ọzọ na nhazi elu dị iche iche iji kwalite mmekọrịta.
Nsonaazụ nke nnwale bara uru
Nke mbụ, ndị na-eme nchọpụta na-echetara na na ndị na-eme ngwa ngwa redio ọdịnala, mmetụta nke ogologo oge nke ọkụ eletrik agbakwunyere na njirimara nke ọkụ ọkụ accelerated bụ n'ihi mgbanwe nke ọkụ eletrik na-enweta n'oge mmekọrịta nke electrons dị iche iche n'ime oghere na-abata. n'oge dị iche iche. Ya mere, enwere ike ịtụ anya na ubi nwere gradients dị elu na ibé nwere ogologo oge ga-eduga na mgbasawanye ike. Oghere ịgbanye ogologo oge nwekwara ike iduga n'ụkpụrụ dị elu mbupu.
Mgbapụta* - Oghere nke oge ejiri ngwa ngwa doo nke ụmụ irighiri ihe ebubo ji.
N'ihe banyere onye na-eme ngwa ngwa terahertz, oge nke ogige ntụrụndụ bụ ihe dịka 200 ugboro mkpụmkpụ. N'ihi ya, esemokwu* ubi akwadoro ga-adị elu ugboro iri.
Ike mpaghara eletrik* - ihe ngosi nke ọkụ eletrik, hà nhata nke ike a na-etinye na ụgwọ ebe a na-akwụghị ụgwọ na-etinye na ebe a na-enye n'ọhịa ruo n'ịdị ukwuu nke ụgwọ a.
Ya mere, na ngwa ngwa terahertz, gradients ubi nke eletrọn na-enweta nwere ike ịbụ ọtụtụ iwu dị elu karịa na ngwaọrụ a na-ahụkarị. Ogologo oge nke a na-ahụ n'ọkpụkpụ ubi ga-adị ntakịrị karịa. Ọ na-esite na nke a na ogologo oge nke eletrọn ọkụ ewepụtara ga-enwe mmetụta pụtara ìhè karị.
Ndị ọkà mmụta sayensị kpebiri ịnwale echiche ndị a na omume. Iji mee nke a, ha webatara ọkụ eletrik nke ogologo oge dị iche iche, nke a na-achịkwa site na mkpakọ site na iji ngwaọrụ STEAM mbụ (STEAM-buncher).
Foto #3
N'ọnọdụ ebe compressor na-ejikọtaghị na isi iyi ike, ọkụ eletrik (55 keV) na ụgwọ nke ~ 1 fC (femtocoulomb) gafere ihe dịka 300 mm site na egbe eletrọn gaa na ngwaọrụ ngwa ngwa ngwa ngwa (STEAM-linac). Eletrọn ndị a nwere ike ịgbasa n'okpuru mmetụta nke ikike ikike ohere ruo ogologo oge karịa 1000 fs (femtoseconds).
N'ime oge a, ọkụ eletrik nwere ihe dị ka 60% nke ọkara-wavelength nke ubi accelerating na ugboro nke 1,7 ps, na-ebute ụdị ume ike na-eme ka ọ dị elu na 115 keV na ọkara obosara nke ikesa ike. ihe karịrị 60 keV (3).
Iji tụnyere nsonaazụ ndị a na ndị a na-atụ anya ya, ọnọdụ nke mgbasa ozi elektrọn site na ngwa ngwa ngwa ngwa bụ simulated mgbe eletrọn ahụ enweghị mmekọrịta ya na (ya bụ, enweghị mmekọrịta ya na) oge ịgba ọgwụ kacha mma. Mgbakọ nke ọnọdụ a gosiri na mmụba nke ike elektrọn na-adabere na oge ịgba ntụtụ, gbadaa n'ogo nke subpicosecond (3b). Nke ahụ bụ, na ọnọdụ kachasị mma, eletrọn ahụ ga-enweta ọkara okirikiri nke terahertz radieshon acceleration na oyi akwa ọ bụla (3c).
Ọ bụrụ na electrons na-abata n'oge dị iche iche, ha na-enweta obere osooso na oyi akwa nke mbụ, nke na-eme ka ha na-ewe ogologo oge iji gafee ya. Desynchronization ahụ na-abawanye n'ọkwa ndị a, na-ebute nwayọọ nwayọọ na-achọghị (3d).
Iji belata mmetụta na-adịghị mma nke ndọtị nwa oge nke eriri elektrọn, ngwaọrụ STEAM nke mbụ na-arụ ọrụ na ọnọdụ mkpakọ. A na-eme ka oge elekere eletrọn dị na linac kacha nta ka ọ dịkarịa ala ~ 350 fs (ọkara obosara) site n'ijikwa ike terahertz enyere na compressor na ịgbanwee linac ka ọ bụrụ ọnọdụ oghere (ọkara obosara).4b).
Foto #4
Ogologo oge kacha nta ka edobere dịka ogologo oge nke photocathode UV pulse, nke bụ ~ 600 fs. Ebe dị anya n'etiti compressor na warara ahụ na-arụkwa ọrụ dị mkpa, nke na-ejedebe ọsọ ọsọ nke ike na-agbapụta. Ọnụ, usoro ndị a na-enyere aka nkenke femtosecond n'ime oge ịgba ntụtụ nke usoro osooso.
Na onyonyo a 4 enwere ike ịhụ na mgbasa ike nke ọkụ eletrik abịakọrọ ka emechara ngwa ngwa n'ime ngwa ngwa linear na-ebelata site ~ 4 ugboro ma e jiri ya tụnyere nke a na-ejighị. N'ihi osooso ngwa ngwa, ike dị iche iche nke ogwe ọkụ a na-atụgharị na-atụgharị gaa na ike dị elu, n'ụzọ dị iche na ọkụ na-adịghị agwụ agwụ. Ọnụ ọgụgụ kasị elu nke ike ike dị iche iche mgbe osooso dị ihe dịka 115 keV, na ọdụ ike dị elu ruru ihe dịka 125 keV.
Ọnụọgụ ndị a, dị ka nkwupụta ndị ọkà mmụta sayensị siri dị, bụ ndekọ ọsọ ọsọ ọhụrụ (tupu osooso ọ bụ 70 keV) na oke terahertz.
Ma iji belata mgbasa ike (ike).4), a ga-enwetarịrị ọkụ dị mkpụmkpụ karịa.
Foto #5
N'ihe banyere oghere ewepụtara na-enweghị mgbagwoju anya, ndabere parabolic nke nha nha na nke ugbu a na-ekpughe mgbanwe ntụgharị na ntụgharị ihu na kwụ ọtọ: εx,n = 1.703 mm*mrad na εy,n = 1.491 mm*mrad (5).
Mkpakọ, n'aka nke ya, kwalitere transverse emittance site ugboro 6 ruo εx,n = 0,285 mm*mrad (horizontal) na εy,n = 0,246 mm*mrad ( vetikal).
Ọ dị mma ịmara na ogo nke mbelata emittance dị ihe dị ka okpukpu abụọ ka ogo nke mbelata oge beam, nke bụ ihe nleba anya nke enweghị njikọ nke mmekọrịta mmekọrịta na oge mgbe ndị electrons na-enweta nlebara anya siri ike na defocusing nke oghere magnetik n'oge osooso.5b и 5c).
Na onyonyo a 5b Enwere ike ịhụ na eletrọn ndị ewepụtara n'oge kachasị mma na-enweta ọkara okirikiri nke ọkụ eletrik. Mana eletrọn ndị na-abata tupu oge ma ọ bụ mgbe oge kacha mma gachara na-enweta obere osooso na ọbụna nhụsianya. Eletrọn ndị dị otú ahụ na-ejedebe na-anata obere ume, na-ekwu okwu.
A na-ahụ ọnọdụ yiri nke ahụ mgbe ekpughere ya na oghere magnetik. Elektrọn ndị agbabanyere n'oge kacha mma na-enweta nha nha anya nke oghere ndọta dị mma na nke na-adịghị mma. Ọ bụrụ na iwebata electrons mere tupu oge kachasị mma, mgbe ahụ, e nwere ebe ndị ọzọ dị mma na ndị na-adịghị mma. Ọ bụrụ na ewebata eletrọn ka emechaa karịa oge kacha mma, a ga-enwe ntakịrị ihe dị mma na nke na-adịghị mma (5c). Na ndị dị otú ahụ deviations na-eduga na eziokwu na electron nwere ike deviate aka ekpe, nri, elu ma ọ bụ ala, dabere na ya ọnọdụ ikwu na axis, nke na-eduga na-abawanye na transverse ume kwekọrọ ekwekọ na-elekwasị anya ma ọ bụ defocusing nke doo.
Maka ịmatakwu nke ọma na nuances nke ọmụmụ ihe, ana m akwado ile anya и nye ya.
Epilogue
Na nchịkọta, arụmọrụ osooso ga-abawanye ma ọ bụrụ na oge nke ọkụ eletrik na-ebelata. N'ime ọrụ a, ogologo oge beam nke a ga-enweta bụ nke jiometrị nke nrụnye nwere oke. Ma, na tiori, ogologo oge ọkụ nwere ike iru ihe na-erughị 100 fs.
Ndị ọkà mmụta sayensị na-achọpụtakwa na a ga-eme ka mma nke osisi ahụ dịkwuo mma site n'ibelata elu nke akwa akwa na ịbawanye ọnụ ọgụgụ ha. Otú ọ dị, usoro a adịghị enwe nsogbu, karịsịa na-abawanye mgbagwoju anya nke ịmepụta ngwaọrụ ahụ.
Ọrụ a bụ ọkwa mbụ nke ọmụmụ ihe sara mbara na nke zuru oke nke ụdị dị ntakịrị nke ngwa ngwa linear. N'agbanyeghị na ụdị anwalelarị na-egosilarị nsonaazụ dị mma, nke nwere ike ịkpọ ndekọ ndekọ, a ka nwere ọtụtụ ọrụ a ga-arụ.
Daalụ maka nlebara anya gị, na-achọ ịmata ihe ma nwee ọmarịcha izu onye ọ bụla! 🙂
Daalụ maka ịnọnyere anyị. Akụkọ anyị ọ masịrị gị? Chọrọ ịhụ ọdịnaya na-atọ ụtọ karị? Kwado anyị site n'itinye iwu ma ọ bụ ịkwado ndị enyi, Mbelata 30% maka ndị ọrụ Habr na analog pụrụ iche nke sava ọkwa ntinye, nke anyị chepụtara maka gị: (dị na RAID1 na RAID10, ruo 24 cores na ruo 40GB DDR4).
Dell R730xd ugboro abụọ dị ọnụ ala? Naanị ebe a na Netherlands! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - sitere na $99! Gụkwuo banyere ya
isi: www.habr.com