Kua roa te maapono mohio o te "nui ake te kaha" i roto i nga wahanga maha o te hapori, tae atu ki te putaiao me te hangarau. Engari, i roto i nga ahuatanga hou, ko te whakatinanatanga o te kupu "iti, engari kaha" kei te kaha haere tonu. Ka kitea tenei i roto i nga rorohiko, he ruma katoa i mua, engari inaianei ka uru ki roto i te nikau o te tamaiti, me nga kaiwhakatere matūriki. Ae, kia mahara ki te Large Hadron Collider (LHC), ko ona ahua whakamiharo (26 m te roa) e tohuhia ana ki tona ingoa? Na, he mea o mua tenei e ai ki nga kaiputaiao mai i DESY, nana nei i hanga he putanga iti o te whakaterenga, e kore e iti ake i te mahi ki tana o mua. I tua atu, ko te mini accelerator i whakatakoto he rekoata hou o te ao i waenga i nga kaiwhakatere terahertz, ka ruarua te kaha o nga irahiko whakauru. I pehea te whakawhanaketanga o te whakatere iti, he aha nga maataapono taketake o tana mahi, a he aha nga whakamatautau whaihua i whakaatuhia? Ko te ripoata a te roopu rangahau ka awhina tatou ki te mohio mo tenei. Haere.
Kaupapa rangahau
E ai ki a Dongfang Zhang me ona hoa mahi i DESY (German Electron Synchrotron), nana i whakawhanake te mini-accelerator, ko nga puna hiko ultrafast he mahi tino nui ki te ao o te ao hou. He maha o ratou ka puta i roto i te rongoa, te whanaketanga hiko me te rangahau putaiao. Ko te raru nui ki nga kaiwhakatere raina o naianei e whakamahi ana i nga oscillator auau reo irirangi ko to ratou utu nui, hanganga matatini, me te whakapau hiko whakamīharo. A ko enei ngoikoretanga ka tino whakatiki i te waatea o enei hangarau ki te whānuitanga o nga kaiwhakamahi.
Ko enei raru e kitea ana he mea whakatenatena ki te whakawhanake i nga taputapu e kore te rahi me te kaha o te kaha e pa ki te whakamataku.
I roto i nga mea hou i roto i tenei umanga ko nga kaiwhakatere terahertz, he maha nga "painga":
- Ko te whakaaro ko nga ngaru poto me nga pupuhi poto o te rauropi terahertz ka tino piki ake te paepae pakaru*, i puta mai i te mara, ka nui ake nga rōnaki whakatere;
Te pakaru hiko* - he nui ake te kaha o naianei ina utaina te ngaohiko i runga ake i te tino taumaha.
- te aroaro o nga tikanga whai hua mo te whakaputa i te rauropi terahertz-marae teitei ka taea te tukutahitanga o roto i waenga i nga irahiko me nga mara whakaongaonga;
- Ka taea te whakamahi tikanga matarohia hei hanga i aua taputapu, engari ka tino heke te utu, te wa whakaputa me te rahi.
E whakapono ana nga kaiputaiao ko ta ratou whakatere terehertz millimeter-scale he taupatupatu i waenga i nga kaiwhakatere tikanga e waatea ana i tenei wa me nga micro-accelerators e whakawhanakehia ana, engari he maha nga ngoikoretanga na te iti rawa o te rahi.
Kare nga Kairangahau e whakahee kua roa te wa e whanake ana te hangarau whakatere terahertz. Heoi, ki o ratou whakaaro, he maha tonu nga ahuatanga o tenei wahanga kaore ano kia akohia, kia whakamatauria, kia whakatinanahia ranei.
I a raatau mahi, e whakaarohia ana e matou i tenei ra, ka whakaatuhia e nga kaiputaiao nga kaha o STEAM (kua wehea te terehertz irahiko whakatere me te manipulator) - he kaiwhakatere irahiko terahertz kua wehea me te raweke. Ma te STEAM ka taea te whakaiti i te roa o te kurupae irahiko ki te roanga-piko-piko, na reira ka hoatu te mana o te femtosecond ki te wahanga whakatere.
I taea ki te whakatutuki i te mara whakatere o 200 MV/m (MV - megavolt), e arahi ki te tere terehertz record o> 70 keV (kiloelectronvolt) i te kurupae irahiko tāmau ki te pūngao o 55 keV. I tenei ara, i whiwhi irahiko whakatere ki te 125 keV.
Te hanganga me te whakatinanatanga o te taputapu
Whakaahua Nama 1: te hoahoa o te taputapu e ako ana.
Whakaahua Nama 1-2: a - hoahoa o te hanganga 5-paparanga kua whakawhanakehia, b - ōwehenga o te whakaterenga tatau me te ahunga o te whakatö irahiko.
Ko nga kurupae irahiko (55 keV) ka puta mai i pū hiko* ka whakauruhia ki roto i te terahertz STEAM-buncher (beam compressor), ka mutu ka uru ki roto i te STEAM-linac (whakatere whakatere*).
Pū irahiko* — he taputapu mo te whakaputa i te kurupae irahiko o te whirihoranga me te kaha e hiahiatia ana.
Whakatere Raina* - he kaiwhakatere ka puta kotahi noa nga matūriki whai utu i roto i te hanganga, e wehewehe ana i te whakatere raina mai i te mea huri noa (hei tauira, te LHC).
Ka whiwhi nga taputapu STEAM e rua i nga pupuhi terahertz mai i te taiaho tata-infrared (NIR) kotahi, ka tahuna ano te photocathode o te pu irahiko, ka puta te tukutahitanga o roto i waenga i nga irahiko me nga mara whakatere. Ko nga putere Ultraviolet mo te tuku whakaahua i te photocathode ka hangaia ma nga waahanga e rua GVG* te roangaru taketake o te marama-a-ira-a-ira. Ko tenei tukanga ka huri i te pupuhi laser 1020 nm i te tuatahi ki te 510 nm ka tae ki te 255 nm.
GVG* (whakatupuranga haurua tuarua whatu) Ko te tukanga o te whakakotahi i nga whakaahua o te auau kotahi i te wa e pahekoheko ana me tetahi rauemi kore raina, e arai ana ki te hanga o nga whakaahua hou me te rua o te kaha me te auau, tae atu ki te haurua o te roangaru.
Ko te toenga o te kurupae laser NIR ka wehea ki nga kurupae e 4, ka whakamahia hei whakaputa i nga putere terahertz kotahi-huringa e wha ma te whakaputa i nga rereketanga auau-roto.
Ko nga putere terahertz e rua ka tukuna ki ia taputapu STEAM ma roto i nga hanganga haona hangarite e arahi ana i te kaha terahertz ki roto i te rohe tauwhitinga puta noa i te ahunga o te whakatipu irahiko.
Ka uru nga irahiko ki ia taputapu STEAM, ka kitea ki nga waahanga hiko me te autō Nga ope a Lorentz*.
kaha Lorentz* - te kaha e mahi ai te mara hiko i runga i te matūriki kua utaina.
I roto i tenei take, ko te papa hiko te kawenga mo te whakatere me te whakahekenga, a ko te papa autō ka paheke i te taha taha.
Whakaahua #2
Ka kite tatou i nga whakaahua 2A и 2b, Kei roto i ia taputapu STEAM, ka wehewehea nga kurupae terahertz e nga pepa whakarewa angiangi ki etahi paparanga rereke rereke, ka mahi ia hei kaiarahi ngaru, ka whakawhiti i tetahi waahanga o te kaha katoa ki te rohe taunekeneke. He pereti dielectric ano kei ia paparanga hei whakarite i te wa taenga mai o te terahertz ngaru mua* me te mua o nga irahiko.
Matangaru* - te mata kua tae te ngaru.
Ko nga taputapu STEAM e rua e mahi ana i roto i te aratau hiko, ara, i runga i te huarahi ka utaina he papa hiko me te pehi i te papa autō i waenganui o te waahi taunekeneke.
I roto i te taputapu tuatahi, ka tohuhia nga irahiko ki te haere kore whakawhiti* terahertz mara, i reira ka whakanuia nga rōnaki wa o te papa hiko ka whakaitihia te mara toharite.
Kore whakawhiti* - he waahi kaore he raruraru.
Ma tenei whirihoranga ka tere te hiku o te kurupae irahiko me tona mahunga ki te whakapoipoi, ka hua ko te arotahi poupou poikiri (2A и 2c).
I roto i te taputapu tuarua, ka whakaritea te tukutahitanga o te iraruke irahiko me te terahertz radiation kia wheako noa te kurupae irahiko i te huringa kino o te mara hiko terahertz. Ko tenei whirihoranga ka puta he kupenga whakatere haere tonu (2b и 2d).
Ko te taiaho NIR he punaha Yb:YLF kua whakamataohia e ia e whakaputa ana i nga pini whatu o te 1.2 ps te roa me te 50 mJ te kaha i te roangaru o te 1020 nm me te tere tukurua o te 10 Hz. A ko nga putere terahertz me te auau pokapū o te 0.29 terahertz (waa o te 3.44 ps) ka hangaia e te tikanga o mua o te pupuhi.
Hei whakakaha i te STEAM-buncher (whakaoho kurupae) 2 x 50 nJ anake o te kaha terahertz i whakamahia, me te STEAM-linac (whakatere raina) me 2 x 15 mJ.
120 microns te diameter o te kohao me te putanga o nga taputapu STEAM e rua.
Ko te compressor kurupae i hangaia me nga paparanga e toru o te teitei rite (0 mm), he mea rite ki nga pereti silica hono (ϵr = 225) o te roa 4.41 me te 0.42 mm hei whakahaere i te waa. Ko nga teitei rite o nga paparanga compressor e whakaatu ana i te mea kaore he whakatere (2c).
Engari i roto i te whakatere raina kua rereke nga teitei - 0.225, 0.225 me te 0.250 mm (+ pereti quartz 0.42 me 0.84 mm te whakakotahi). Ko te pikinga o te teitei o te paparanga e whakamarama ana i te pikinga o te tere o nga irahiko i te wa whakatere.
E ai ki nga kaiputaiao ko te maha o nga paparanga he kawenga tika mo te mahi o ia taputapu e rua. Ki te eke ki te reiti teitei ake o te whakatere, hei tauira, me nui ake nga paparanga me nga whirihoranga teitei rereke hei arotau i te taunekeneke.
Nga hua o nga whakamatautau mahi
Tuatahi, ka maumahara nga kairangahau i roto i nga kaiwhakatere reo irirangi tuku iho, ko te paanga o te waahi o te kurupae irahiko kua whakauruhia ki runga i nga ahuatanga o te kurupae tere na te huringa o te waahi hiko i te wa o te taunekeneke o nga irahiko rereke i roto i te kurupae ka tae mai. i nga wa rereke. No reira, ka taea te whakaaro ko nga mara he teitei ake te rōnaki me nga kurupae he roa ake te roanga ka nui ake te horapa hiko. Ko nga kurupae kua werohia mo te wa roa ka nui ake nga uara moni tuku*.
Tukunga* — wahanga mokowhiti e nohoia ana e te kurupae tere o nga matūriki kua utaina.
I roto i te take o te whakatere terehertz, ko te wa o te waahi whakahihiri he tata ki te 200 nga wa poto ake. No reira, mānukanuka* ka 10 nga wa teitei ake te mara tautoko.
Te kaha o te mara hiko* - he tohu mo te papa hiko, e rite ana ki te owehenga o te topana e pa ana ki te utunga ira e mau ana i tetahi waahi i roto i te mara ki te nui o tenei utu.
No reira, i roto i te whakatere terehertz, ko nga rōnaki mara e kitea ana e nga irahiko he maha nga ota o te rahinga teitei ake i te taputapu tikanga. Ko te tauine wa e kitea ai te kopiko o te mara ka tino iti ake. Ka whai mai i tenei ko te roanga o te kurupae irahiko whakaurua ka tino kaha ake.
I whakatau nga kaiputaiao ki te whakamatautau i enei ariā i roto i nga mahi. Ki te mahi i tenei, i whakauruhia e ratou nga kurupae irahiko o nga roanga rereke, i whakahaerea e te pupuhi ma te whakamahi i te taputapu STEAM tuatahi (STEAM-buncher).
Whakaahua #3
Mēnā kāre i tūhonohia te kōpeke ki tētahi puna hiko, ko ngā kurupae o ngā irahiko (55 keV) me te utu o ~1 fC (femtocoulomb) i whakawhiti tata ki te 300 mm mai i te pu irahiko ki te taputapu whakatere raina (STEAM-linac). Ka taea e enei irahiko te whakawhānui ake i raro i te awe o nga mana utu mokowhiti ki te roa neke atu i te 1000 fs (femtohakona).
I tenei roanga, ka noho te kurupae irahiko mo te 60% o te hawhe-roangaru o te mara whakatere i te auau o te 1,7 ps, ka puta mai he hihinga hiko i muri i te whakaterenga me te tihi i te 115 keV me te hawhe-whanui o te tohatoha kaha. nui ake i te 60 keV (3A).
Hei whakatairite i enei hua ki nga mea e tumanakohia ana, ko te ahuatanga o te whakatipu irahiko na roto i te whakatere raina i whakatairitehia i te wa kaore nga irahiko i te tukutahi me (arā, kaore i te tukutahi me) te wa werohanga tino pai. Ko nga tatauranga o tenei ahuatanga i whakaatu ko te pikinga o te hiko irahiko e tino whakawhirinaki ana ki te wa o te werohanga, tae noa ki te tauine wa subpicosecond (3b). Arā, me te whakatakotoranga tino pai, ka wheako te irahiko i te haurua-huringa katoa o te whakatere radiation terahertz i ia paparanga (3c).
Mena ka tae mai nga irahiko i nga wa rereke, ka iti ake te tere o te whakatere i te paparanga tuatahi, na te mea ka roa ake te haere i roto. Ka piki te tukutahitanga i roto i nga paparanga e whai ake nei, ka puta te puhoi kore e hiahiatia (3d).
Hei whakaiti i te paanga kino o te toronga-a-tinana o te kurupae irahiko, i mahi te taputapu STEAM tuatahi i roto i te aratau kōpeketanga. Ko te roanga o te kurupae irahiko i te linac i arotauhia ki te iti rawa o ~350 fs (hawhe whanui) na roto i te whakatangi i te kaha terahertz i tukuna ki te compressor me te huri i te linac ki te aratau pao (4b).
Whakaahua #4
Ko te roanga o te kurupae iti i whakaritea kia rite ki te roanga o te putere UV photocathode, ko ~600 fs. He mea nui ano te tawhiti i waenga i te compressor me te takai, na te mea i iti ai te tere o te kaha whakapakeke. Tahi, ka taea e enei mehua te tika o te femtosecond i roto i te wahanga werohanga o te wahanga whakatere.
I runga i te ahua 4A ka kitea ko te horahanga o te hiko o te kurupae irahiko irahiko i muri i te whakaterenga papai i roto i te whakatere raina ka heke ma te ~ 4 nga wa ka whakaritea ki te mea karekau. Na te whakaterenga, ka nukuhia te hihinga hiko o te kurupae kurupae ki nga hiko teitei ake, he rereke ki te kurupae kore. Ko te tihi o te hihinga kaha i muri i te whakaterenga e tata ana ki te 115 keV, a ko te hiku kaha-nui ka tae ki te 125 keV.
Ko enei whika, e ai ki nga korero iti a nga kaiputaiao, he rekoata whakatere hou (i mua i te whakatere he 70 keV) i roto i te awhe terahertz.
Engari hei whakaiti i te marara o te hiko (4A), me tutuki he kurupae poto ake.
Whakaahua #5
I roto i te take o te kurupae whakaurua karekau, ko te whakawhirinakitanga parabolic o te rahi o te kurupae ki runga i te naianei e whakaatu ana i te whakaputanga whakawhiti i roto i nga ahunga whakapae me te poutū: εx,n = 1.703 mm*mrad me εy,n = 1.491 mm*mrad (5A).
Ko te kōpeketanga, ka pai ake te tukunga whakawhiti ma te 6 nga wa ki te εx,n = 0,285 mm*mrad (whakapae) me te εy,n = 0,246 mm*mrad (poutū).
He mea tika kia mohio ko te tohu o te whakahekenga emittance e tata ki te rua te nui atu i te tohu o te whakahekenga roa o te kurupae, he inenga mo te kore raina o te hihiri o te taunekeneke me te wa ka wheakohia e nga irahiko te arotahi kaha me te whakaheke i te waahi autō i te wa o te whakatere (5b и 5c).
I runga i te ahua 5b Ka kitea ko nga irahiko i whakauruhia i te waa tino pai ka wheako i te hawhe-hurihuri katoa o te whakatere hiko. Engari ko nga irahiko ka tae mai i mua, i muri mai ranei i te waa tino pai ka iti ake te whakatere me te whakahekenga wahanga. Ka mutu enei irahiko me te iti ake o te kaha, te ahua o te korero.
Ka kitea ano he ahuatanga ina pa ana ki te papa autō. Ko nga irahiko i werohia i te wa tino pai ka wheako i nga rahinga hangarite o nga mara autō pai me te kino. Mena i puta te whakaurunga o nga irahiko i mua i te wa tino pai, ka nui ake nga mara pai me te iti ake o nga mea kino. Mena ka whakauruhia nga hiko i muri mai i te waa tino pai, ka iti ake te pai me te kino ake (5c). A ko enei rereke ka arahi ki te meka ka taea e te irahiko te kopikopiko ki te taha maui, ki te matau, ki runga, ki raro ranei, i runga i tona turanga e pa ana ki te tuaka, e arai ana ki te pikinga o te hikoi whakawhiti e rite ana ki te arotahi, te whakakore ranei o te kurupae.
Mo te mohiotanga atu ki nga ahuatanga o te ako, ka tūtohu ahau ki te titiro и ki a ia.
Epilogue
Hei whakarāpopototanga, ka piki ake te mahi whakatere ki te whakaitihia te roanga o te kurupae irahiko. I roto i tenei mahi, ko te roanga o te kurupae e taea ana i whakawhäitihia e te ahuahanga o te whakaurunga. Engari, i roto i te ariā, ka taea e te roa o te kurupae te iti iho i te 100 fs.
Ka kite ano nga kaiputaiao ka taea te whakapai ake i te kounga o te kurupae ma te whakaiti i te teitei o nga paparanga me te whakanui ake i te maha. Heoi, ko tenei tikanga kaore he raru, ina koa ka piki ake te uaua o te hanga i te taputapu.
Ko tenei mahi te waahanga tuatahi o te rangahau whanui me te kiko o te putanga iti o te whakatere raina. Ahakoa te mea ko te putanga whakamatautau kua whakaatu kee i nga hua tino pai, ka taea te kiia he pakaru rekoata, he nui tonu nga mahi hei mahi.
Nga mihi ki a koutou mo to whakaaro, kia noho pakiki, kia pai te wiki katoa! 🙂
Mauruuru koe mo te noho ki a matou. He pai ki a koe a maatau tuhinga? Kei te hiahia koe ki te kite i etahi atu mea whakamere? Tautokohia matou ma te tuku ota me te tuku korero ki o hoa, 30% hekenga mo nga kaiwhakamahi Habr i runga i te taapiri ahurei o nga kaitoro taumata-urunga, i hangaia e matou mo koe: (e waatea ana me te RAID1 me te RAID10, tae atu ki te 24 matua me te 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 nga wa iti ake? Anei i konei i roto i te Netherlands! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - mai i te $99! Pānuihia mo
Source: will.com