သေးငယ်သော်လည်း ရဲရင့်သည်- စံချိန်သစ်တင်သည့် အသေးစား မျဉ်းသားအမှုန်အမွှား အရှိန်မြှင့်စက်

“ပိုသည်ထက် အားကောင်းသည်” ဟူသော အကျွမ်းတဝင်မူကို သိပ္ပံနှင့် နည်းပညာအပါအဝင် လူ့အဖွဲ့အစည်း၏ ကဏ္ဍများစွာတွင် ကာလကြာရှည်စွာ ချမှတ်ထားသည်။ သို့သော်၊ ခေတ်သစ်လက်တွေ့အခြေအနေများတွင် “သေးငယ်သော်လည်း အားကောင်းသည်” ဟူသော စကားကို လက်တွေ့အကောင်အထည်ဖော်မှုသည် ပို၍ပို၍ သာမာန်ဖြစ်လာသည်။ ၎င်းကို ယခင်က အခန်းတစ်ခုလုံးယူခဲ့သည့် ကွန်ပျူတာများတွင် နှစ်မျိုးလုံးပေါ်လွင်နေသော်လည်း ယခုအခါ ကလေး၏လက်ဖဝါးတွင် အံဝင်ခွင်ကျဖြစ်ပြီး အားသွင်းထားသော အမှုန်အမွှားများကို အရှိန်မြှင့်စက်များတွင် အသုံးပြုထားသည်။ ဟုတ်ကဲ့၊ Large Hadron Collider (LHC) ရဲ့ အထင်ကြီးလောက်တဲ့အတိုင်းအတာ (အရှည် 26 မီတာ) ကို သူ့ရဲ့အမည်နဲ့ စာသားအတိုင်း ဖော်ပြတာကို သတိရပါ။ ထို့ကြောင့်၊ DESY မှ သိပ္ပံပညာရှင်များ၏ အဆိုအရ ၎င်းသည် အရှိန်မြှင့်စက်၏ သေးငယ်သော ဗားရှင်းကို တီထွင်ခဲ့သော သိပ္ပံပညာရှင်များ၏ အဆိုအရ ၎င်းသည် ၎င်း၏ အရွယ်အစား အပြည့်နှင့် စွမ်းဆောင်ရည်ထက် နိမ့်ကျခြင်းမရှိပေ။ ထို့အပြင် သေးငယ်သော အရှိန်မြှင့်စက်သည် terahertz အရှိန်မြှင့်စက်များကြားတွင်ပင် ကမ္ဘာ့စံချိန်သစ်တင်ခဲ့ပြီး မြှုပ်ထားသော အီလက်ထရွန်များ၏ စွမ်းအင်ကို နှစ်ဆတိုးစေသည်။ သေးငယ်သော အရှိန်မြှင့်စက်ကို မည်သို့ တီထွင်ခဲ့သနည်း၊ ၎င်း၏ လည်ပတ်မှု၏ အခြေခံမူများကား အဘယ်နည်း၊ လက်တွေ့စမ်းသပ်မှုများက အဘယ်အရာများ ပြသထားသနည်း။ သုတေသနအဖွဲ့၏ အစီရင်ခံစာသည် ဤအကြောင်းကို သိရှိနိုင်ရန် ကူညီပေးပါလိမ့်မည်။ သွားတော့။

သုတေသနအခြေခံ

အသေးစား အရှိန်မြှင့်စက်ကို တီထွင်ခဲ့သော DESY (German Electron Synchrotron) မှ Dongfang Zhang နှင့် ၎င်း၏ လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက်များ၏ ပြောကြားချက်အရ၊ အလွန်လျင်မြန်သော အီလက်ထရွန်အရင်းအမြစ်များသည် ခေတ်သစ်လူ့အဖွဲ့အစည်း၏ဘဝတွင် မယုံနိုင်လောက်အောင် အရေးကြီးသောအခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်နေပါသည်။ ၎င်းတို့ထဲမှ အများအပြားသည် ဆေးပညာ၊ အီလက်ထရွန်နစ်ပစ္စည်း ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုနှင့် သိပ္ပံနည်းကျ သုတေသနလုပ်ငန်းများတွင် ပေါ်လာသည်။ ရေဒီယိုကြိမ်နှုန်းအော်စလီတာများကိုအသုံးပြုသည့် လက်ရှိ linear accelerator များ၏အကြီးမားဆုံးပြဿနာမှာ ၎င်းတို့၏ကုန်ကျစရိတ်မြင့်မားခြင်း၊ ရှုပ်ထွေးသောအခြေခံအဆောက်အအုံများနှင့် အထင်ကြီးလောက်စရာပါဝါသုံးစွဲမှုတို့ဖြစ်သည်။ ထိုချို့ယွင်းချက်များသည် ကျယ်ပြန့်သောအသုံးပြုသူများထံသို့ ထိုနည်းပညာများရရှိနိုင်မှုကို အလွန်ကန့်သတ်ထားသည်။

ဤသိသာထင်ရှားသောပြဿနာများသည် ထိတ်လန့်မှုမဖြစ်စေဘဲ အရွယ်အစားနှင့် ပါဝါသုံးစွဲမှုရှိသော စက်များကို တီထွင်ရန် ကြီးမားသောမက်လုံးတစ်ခုဖြစ်သည်။

ဤစက်မှုလုပ်ငန်းရှိ ဆက်စပ်အသစ်အဆန်းများထဲတွင် "အကျိုးကျေးဇူးများ" အများအပြားပါရှိသော terahertz အရှိန်မြှင့်စက်များဖြစ်သည်။

• လှိုင်းတိုနှင့် တာရာဟတ်ဇ်ဓာတ်ရောင်ခြည် လှိုင်းတိုများသည် အတိုင်းအတာကို သိသိသာသာ တိုးလာမည်ဟု မျှော်လင့်ရသည်။ ပျက်သည်*, အရှိန်မြှင့် gradients တိုးစေမည့်အကွက်ကြောင့်ဖြစ်ရတဲ့ ,

လျှပ်စစ်ပြတ်တောက်ခြင်း* - အရေးကြီးသော အထက်ဗို့အားကို အသုံးချသောအခါတွင် လက်ရှိ ခွန်အားကို သိသိသာသာ တိုးလာသည်။

• high-field terahertz ဓာတ်ရောင်ခြည်ထုတ်လွှတ်မှုအတွက် ထိရောက်သောနည်းလမ်းများရှိနေခြင်းသည် အီလက်ထရွန်နှင့် လှုံ့ဆော်မှုနယ်ပယ်များအကြား အတွင်းပိုင်းထပ်တူပြုမှုကို ခွင့်ပြုပေးသည်။
• ထိုကဲ့သို့သော စက်ပစ္စည်းများကို ဖန်တီးရန် ရှေးရိုးနည်းလမ်းများကို သုံးနိုင်သော်လည်း ၎င်းတို့၏ ကုန်ကျစရိတ်၊ ထုတ်လုပ်မှုအချိန်နှင့် အရွယ်အစားမှာ အလွန်လျော့ကျသွားမည်ဖြစ်သည်။

၎င်းတို့၏ မီလီမီတာစကေး terahertz အရှိန်မြှင့်စက်သည် လက်ရှိရရှိနိုင်သော သမားရိုးကျ အရှိန်မြှင့်စက်များနှင့် တီထွင်ထုတ်လုပ်နေသော မိုက်ခရိုအက်ဆီလီတာများကြား အပေးအယူတစ်ခုဖြစ်သော်လည်း ၎င်းတို့၏ သေးငယ်သောအတိုင်းအတာကြောင့် အားနည်းချက်များစွာရှိသည်ဟု သိပ္ပံပညာရှင်များက ယုံကြည်ကြသည်။

terahertz အရှိန်မြှင့်နည်းပညာသည် အချိန်အတန်ကြာ တိုးတက်နေပြီဖြစ်သည်ကို သုတေသီများက မငြင်းပါ။ သို့ရာတွင် ၎င်းတို့၏အမြင်အရ၊ လေ့လာခြင်း၊ စမ်းသပ်ခြင်း သို့မဟုတ် အကောင်အထည်မဖော်ရသေးသည့် ဤနယ်ပယ်တွင် ကဏ္ဍများစွာ ရှိပါသေးသည်။

ယနေ့ကျွန်ုပ်တို့စဉ်းစားနေသော ၎င်းတို့၏လုပ်ငန်းတွင်၊ သိပ္ပံပညာရှင်များသည် STEAM ၏စွမ်းရည်များကို သရုပ်ပြကြသည်။အပိုင်းပိုင်းခွဲထားသော terahertz အီလက်ထရွန်အရှိန်မြှင့်စက်နှင့် ခြယ်လှယ်သည်။) - အပိုင်းပိုင်းခွဲထားသော terahertz အီလက်ထရွန်အရှိန်မြှင့်စက်နှင့် ခြယ်လှယ်သည်။ STEAM သည် အီလက်ထရွန်အလင်းတန်း၏ အလျားကို sub-picosecond ကြာချိန်သို့ လျှော့ချနိုင်စေပြီး အရှိန်မြှင့်သည့်အဆင့်အပေါ် femtosecond ထိန်းချုပ်မှုကို ပေးစွမ်းသည်။

၎င်းသည် 200 MV/m (MV - megavolt) အရှိန်မြှင့်ကွင်းကို ရရှိရန် စွမ်းအင် 70 keV ရှိသော အီလက်ထရွန်အလင်းတန်းမှ စံချိန်တင် terahertz အရှိန်> 55 keV (ကီလိုအီလက်ထရွန်ဗို့) ကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။ ဤနည်းဖြင့် 125 keV အထိ အရှိန်မြှင့် အီလက်ထရွန်များကို ရရှိခဲ့သည်။

စက်ပစ္စည်းဖွဲ့စည်းပုံနှင့် အကောင်အထည်ဖော်ခြင်း။

ပုံ နံပါတ် 1- လေ့လာမှုအောက်ရှိ စက်၏ ပုံကြမ်း။

ပုံအမှတ် 1-2- တီထွင်ထားသော 5-အလွှာ အပိုင်းခွဲတည်ဆောက်ပုံ၏ ပုံကြမ်း၊ တွက်ချက်ထားသော အရှိန်နှင့် အီလက်ထရွန် ပြန့်ပွားမှု ဦးတည်ချက်၏ အချိုး။

Electron beams (55 keV) တို့မှ ထုတ်ပေးပါသည်။ အီလက်ထရွန်သေနတ်* ၎င်းကို terahertz STEAM-buncher (beam compressor) ထဲသို့ မိတ်ဆက်ပြီးနောက် ၎င်းတို့သည် STEAM-linac (သို့)linear အရှိန်မြှင့်စက်*).

အီလက်ထရွန်သေနတ်* - လိုအပ်သောဖွဲ့စည်းပုံနှင့် စွမ်းအင်၏ အီလက်ထရွန်အလင်းတန်းတစ်ခုထုတ်ပေးရန် ကိရိယာ။

Linear အရှိန်မြှင့်စက်* - အားသွင်းထားသော အမှုန်များသည် ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံအား တစ်ကြိမ်သာ ဖြတ်သန်းသွားသည့် အရှိန်မြှင့်စက် (ဥပမာ၊ LHC) နှင့် linear accelerator (ဥပမာ၊ LHC)။

STEAM စက်နှစ်ခုစလုံးသည် အနီးနား-အနီအောက်ရောင်ခြည် (NIR) လေဆာတစ်ခုတည်းမှ terahertz pulses များကို လက်ခံရရှိသည်၊ ၎င်းသည် အီလက်ထရွန်သေနတ်၏ photocathode ကို ပစ်ခတ်ကာ အီလက်ထရွန်နှင့် အရှိန်မြှင့်နယ်ပယ်များကြားအတွင်း တစ်ပြိုင်တည်းချိန်ကိုက်မှုကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။ photocathode တွင် photoemission အတွက် ခရမ်းလွန်ရောင်ခြည် ပဲမျိုးစုံကို အဆင့်နှစ်ဆင့်ဖြင့် ထုတ်ပေးပါသည်။ GVG* အနီအောက်ရောင်ခြည် အလင်း၏ အခြေခံ လှိုင်းအလျား။ ဤလုပ်ငန်းစဉ်သည် 1020 nm လေဆာသွေးခုန်နှုန်းကို ပထမ 510 nm မှ 255 nm သို့ ပြောင်းပေးသည်။

GVG* (optical second harmonic generation) သည် nonlinear material နှင့် အပြန်အလှန်အကျိုးသက်ရောက်မှုအတွင်း တူညီသောကြိမ်နှုန်း၏ဖိုတွန်ကိုပေါင်းစပ်ခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်ဖြစ်ပြီး၊ ၎င်းသည် စွမ်းအင်နှင့်ကြိမ်နှုန်းနှစ်ဆရှိသော ဖိုတွန်အသစ်များဖြစ်ပေါ်လာစေသည့်အပြင် လှိုင်းအလျားတစ်ဝက်လည်းဖြစ်သည်။

NIR လေဆာရောင်ခြည်၏အကြွင်းအကျန်ကို အလင်းတန်း လေးခုအဖြစ် ပိုင်းခြားထားပြီး အတွင်း-သွေးခုန်နှုန်း ကြိမ်နှုန်းကွာခြားမှုများကို ဖန်တီးခြင်းဖြင့် single-cycle terahertz pulses လေးခုကို ထုတ်လုပ်ရန် အသုံးပြုပါသည်။

ထို့နောက် terahertz စွမ်းအင်ကို အီလက်ထရွန် ပြန့်ပွားမှု၏ ဦးတည်ရာတစ်လျှောက်ရှိ အပြန်အလှန်ဆက်သွယ်မှုနယ်မြေသို့ ညွှန်ပြသည့် အချိုးညီသော ဟွန်းဖွဲ့စည်းပုံများဖြင့် STEAM စက်တစ်ခုစီထံ ပေးပို့သည်။

အီလက်ထရွန်သည် STEAM စက်တစ်ခုစီသို့ ဝင်ရောက်သောအခါ ၎င်းတို့သည် လျှပ်စစ်နှင့် သံလိုက်အစိတ်အပိုင်းများနှင့် ထိတွေ့သည်။ Lorentz တပ်ဖွဲ့များ*.

Lorentz တပ်ဖွဲ့* - လျှပ်စစ်သံလိုက်စက်ကွင်းသည် အားသွင်းထားသော အမှုန်အမွှားတစ်ခုပေါ်တွင် ပြုမူသော စွမ်းအား။

ဤကိစ္စတွင်၊ လျှပ်စစ်စက်ကွင်းသည် အရှိန်နှင့် အရှိန်လျော့ခြင်းအတွက် တာဝန်ရှိပြီး သံလိုက်စက်ကွင်းသည် ဘေးတိုက်ဘက်သို့ လှည့်ထွက်ခြင်းကို ဖြစ်စေသည်။

ပုံ နံပါတ် ၁

ပုံတွေမှာမြင်ရတဲ့အတိုင်းပါပဲ။ 2a и 2bSTEAM စက်တစ်ခုစီအတွင်းတွင်၊ terahertz အလင်းတန်းများကို ပါးလွှာသောသတ္တုအလွှာများဖြင့် ကွဲပြားသောအထူအလွှာများအဖြစ်သို့ ပိုင်းခြားထားပြီး တစ်ခုစီသည် လှိုင်းလမ်းညွှန်အဖြစ်လုပ်ဆောင်ကာ စုစုပေါင်းစွမ်းအင်၏အစိတ်အပိုင်းကို အပြန်အလှန်ဆက်သွယ်မှုဒေသသို့ လွှဲပြောင်းပေးပါသည်။ Terahertz ၏ရောက်ရှိချိန်ကိုညှိနှိုင်းရန်အလွှာတစ်ခုစီတွင် dielectric plates များလည်းရှိသည်။ ရှေ့လှိုင်း* အီလက်ထရွန်၏ရှေ့နှင့်။

Wavefront* - လှိုင်းရောက်ရှိသော မျက်နှာပြင်။

STEAM ကိရိယာနှစ်ခုလုံးသည် လျှပ်စစ်စက်ကွင်းတစ်ခုအား ထိန်းညှိရန်နှင့် အပြန်အလှန်ဆက်သွယ်မှုဧရိယာ၏အလယ်ဗဟိုရှိ သံလိုက်စက်ကွင်းကို ဖိနှိပ်သည့်နည်းလမ်းဖြင့် လျှပ်စစ်မုဒ်တွင် လုပ်ဆောင်သည်။

ပထမကိရိယာတွင် အီလက်ထရွန်များ ဖြတ်သန်းရန် အချိန်သတ်မှတ်ထားသည်။ သုညဖြတ်ကူးခြင်း* လျှပ်စစ်စက်ကွင်း၏အချိန် gradients များကို ချဲ့ထွင်ပြီး ပျမ်းမျှအကွက်ကို နည်းပါးအောင်ပြုလုပ်သည့် terahertz အကွက်။

သုညဖြတ်ကူးခြင်း* - တင်းမာမှုမရှိသောအချက်။

ဤဖွဲ့စည်းပုံသည် အီလက်ထရွန်အလင်းတန်း၏ အမြီးကို အရှိန်မြှင့်စေပြီး ၎င်း၏ဦးခေါင်းအား အရှိန်လျော့စေကာ ပဲ့ထိန်းလျားလိုက် အာရုံစူးစိုက်မှုကို ဖြစ်ပေါ်စေသည် (2a и 2s).

ဒုတိယစက်တွင်၊ အီလက်ထရွန်နှင့် တာရာဟတ်ဇ် ရောင်ခြည်ဖြာထွက်မှုကို ထပ်တူပြုခြင်းဖြင့် အီလက်ထရွန်အလင်းတန်းသည် တာရာဟတ်ဇ်လျှပ်စစ်စက်ကွင်း၏ အနုတ်လက္ခဏာလည်ပတ်မှုကိုသာ တွေ့ကြုံခံစားနိုင်မည်ဖြစ်သည်။ ဤဖွဲ့စည်းမှုပုံစံသည် အသားတင်အဆက်မပြတ် အရှိန်ကို ဖြစ်ပေါ်စေသည် (2b и 2d).

NIR လေဆာသည် အအေးခံထားသော Yb:YLF စနစ်နှင့် ဆင်တူသည်၊ ၎င်းသည် 1.2 ps ကြာချိန်နှင့် 50 mJ စွမ်းအင်ကို လှိုင်းအလျား 1020 nm နှင့် ထပ်တလဲလဲနှုန်း 10 Hz ဖြစ်သည်။ နှင့် 0.29 terahertz (3.44 ps ကာလ) ဗဟိုကြိမ်နှုန်းရှိသော terahertz ပဲမျိုးစုံများကို inclined pulse front method ဖြင့် ထုတ်ပေးပါသည်။

STEAM-buncher (beam compressor) ကို စွမ်းအင်ထုတ်ရန်အတွက် terahertz စွမ်းအင် 2 x 50 nJ ကို အသုံးပြုပြီး STEAM-linac (linear accelerator) သည် 2 x 15 mJ လိုအပ်သည်။

STEAM စက်နှစ်ခုလုံး၏ ဝင်ပေါက်နှင့် ထွက်ပေါက်အပေါက်များ၏ အချင်းသည် 120 microns ဖြစ်သည်။

beam compressor ကို အချိန်ကိုက်ထိန်းချုပ်ရန်အတွက် အရှည် 0 နှင့် 225 mm ပေါင်းစပ်ထားသော ဆီလီကာပြားများ (ϵr = 4.41) ဖြင့် တူညီသောအမြင့် (0.42 မီလီမီတာ) သုံးလွှာဖြင့် ဒီဇိုင်းပြုလုပ်ထားသည်။ ကွန်ပရက်ဆာအလွှာများ၏ တူညီသောအမြင့်သည် အရှိန်မဟုတဟု ထင်ဟပ်သည် (2s).

သို့သော် linear accelerator တွင် အမြင့်များသည် 0.225၊ 0.225 နှင့် 0.250 mm (+ fused quartz plates 0.42 နှင့် 0.84 mm) ကွာခြားနေပြီဖြစ်သည်။ အလွှာ၏ အမြင့် တိုးလာခြင်းသည် အရှိန်မြှင့်နေစဉ်တွင် အီလက်ထရွန်များ၏ အရှိန်တိုးလာခြင်းကို ရှင်းပြသည်။

အလွှာအရေအတွက်သည် စက်နှစ်ခုတစ်ခုစီ၏ လုပ်ဆောင်နိုင်စွမ်းအတွက် တိုက်ရိုက်တာဝန်ရှိကြောင်း သိပ္ပံပညာရှင်များက မှတ်သားထားသည်။ ဥပမာအားဖြင့် ပိုမိုမြင့်မားသောအရှိန်နှုန်းများရရှိရန် အပြန်အလှန်ဆက်သွယ်မှုကို ပိုကောင်းအောင်ပြုလုပ်ရန် အလွှာများနှင့် ကွဲပြားသောအမြင့်ပုံစံများ လိုအပ်မည်ဖြစ်သည်။

လက်တွေ့စမ်းသပ်မှုရလဒ်များ

ရှေးဦးစွာ သုတေသီများက သမားရိုးကျ ရေဒီယိုကြိမ်နှုန်း အရှိန်မြှင့်စက်များတွင် အရှိန်မြှင့်ရောင်ခြည်တန်း၏ ဂုဏ်သတ္တိများအပေါ် မြှုပ်နှံထားသည့် အီလက်ထရွန်ရောင်ခြည်၏ ယာယီအတိုင်းအတာ အကျိုးသက်ရောက်မှုသည် အလင်းတန်းအတွင်း ကွဲပြားသော အီလက်ထရွန်များ၏ အပြန်အလှန်တုံ့ပြန်မှုအတွင်း တွေ့ကြုံရသည့် လျှပ်စစ်စက်ကွင်းအတွင်း အပြောင်းအလဲကြောင့်ဖြစ်ကြောင်း သုတေသီများက သတိပေးသည်။ မတူညီသောအချိန်များတွင်။ ထို့ကြောင့် ကြာရှည်ခံသော ပိုမြင့်သော gradients နှင့် beam များပါရှိသော နယ်ပယ်များသည် ပိုမိုကြီးမားသော စွမ်းအင်ဖြန့်ကျက်မှုဆီသို့ ဦးတည်သွားလိမ့်မည်ဟု မျှော်လင့်နိုင်ပါသည်။ ကြာရှည်ခံသော ထိုးသွင်းထားသော အလင်းတန်းများသည်လည်း မြင့်မားသောတန်ဖိုးများကို ဖြစ်ပေါ်စေနိုင်သည်။ ထုတ်လွှတ်မှု*.

ထုတ်လွှင့်မှု* - အားသွင်းအမှုန်များ၏ အရှိန်မြှင့်ရောင်ခြည်ဖြင့် သိမ်းပိုက်ထားသော အဆင့်နေရာ။

terahertz accelerator တွင်၊ excitation field ၏ ကာလသည် အဆ 200 ခန့် ပိုတိုပါသည်။ ထို့ကြောင့်၊ တင်းမာမှု* ပံ့ပိုးထားသောနယ်ပယ်သည် 10 ဆပိုမိုမြင့်မားလိမ့်မည်။

လျှပ်စစ်စက်ကွင်းအား* - လျှပ်စစ်စက်ကွင်း၏ညွှန်ပြချက်တစ်ခု၊ ဤအားသွင်းမှု၏ပြင်းအားနှင့်စက်ကွင်းအတွင်းရှိသတ်မှတ်ထားသောနေရာတစ်ခုတွင်နေရာချထားသောငုတ်တုတ်အားသွင်းအားသက်ရောက်သည့်အင်အားအချိုးနှင့်ညီမျှသည်။

ထို့ကြောင့်၊ terahertz အရှိန်မြှင့်စက်တွင်၊ အီလက်ထရွန်မှခံစားရသော နယ်ပယ်အဆင့်အတန်းများသည် သမားရိုးကျစက်ပစ္စည်းတစ်ခုထက် ပြင်းအားအမြောက်အမြားရှိနိုင်ပါသည်။ အကွက်ကွေးခြင်း သိသာထင်ရှားသည့် အချိန်အတိုင်းအတာသည် သိသိသာသာ သေးငယ်သွားပါမည်။ ယင်းမှ ထွက်ပေါ်လာသော အီလက်ထရွန် အလင်းတန်း၏ ကြာချိန်သည် ပိုမိုသိသာထင်ရှားသော အကျိုးသက်ရောက်မှုရှိမည် ဖြစ်သည်။

သိပ္ပံပညာရှင်များသည် ဤသီအိုရီများကို လက်တွေ့စမ်းသပ်ရန် ဆုံးဖြတ်ခဲ့ကြသည်။ ထိုသို့လုပ်ဆောင်ရန်၊ ၎င်းတို့သည် ပထမဦးဆုံး STEAM စက် (STEAM-buncher) ကို အသုံးပြု၍ ဖိသိပ်မှုဖြင့် ထိန်းချုပ်ထားသော မတူညီသောကြာချိန်များ၏ အီလက်ထရွန်ရောင်ခြည်များကို မိတ်ဆက်ပေးခဲ့သည်။

ပုံ နံပါတ် ၁

ကွန်ပရက်ဆာသည် ပါဝါရင်းမြစ်နှင့် မချိတ်ဆက်ပါက၊ ∼55 fC (femtocoulomb) ၏ အားသွင်းထားသော အီလက်ထရွန် (1 keV) အလင်းတန်းများသည် အီလက်ထရွန်သေနတ်မှ ခန့်မှန်းခြေ 300 မီလီမီတာ အကွာအဝေးသို့ မျဉ်းသား အရှိန်မြှင့်စက် (STEAM-linac) သို့ ဖြတ်သန်းသွားသည်။ ဤအီလက်ထရွန်များသည် အာကာသတာဝန်ခံ၏ လွှမ်းမိုးမှုအောက်တွင် 1000 fs (femtoseconds) ထက်ပိုသော ကြာချိန်အထိ ချဲ့ထွင်နိုင်သည်။

ဤကြာချိန်တွင်၊ အီလက်ထရွန်အလင်းတန်းသည် ကြိမ်နှုန်း 60 ps ဖြင့် အရှိန်မြှင့်ကွင်း၏ လှိုင်းအလျားတစ်ဝက်၏ 1,7% ခန့်ကို သိမ်းပိုက်ကာ 115 keV တွင် အထွတ်အထိပ်ရောက်ပြီး စွမ်းအင်ဖြန့်ဖြူးမှု၏ ထက်ဝက်အကျယ်ကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။ 60 keV ထက်ကြီးသော၊3a).

မျှော်လင့်ထားသည့်အရာများနှင့် နှိုင်းယှဉ်ရန်၊ linear accelerator မှတဆင့် အီလက်ထရွန်များ ပျံ့နှံ့မှုအခြေအနေအား အီလက်ထရွန်များသည် အကောင်းဆုံးဆေးထိုးချိန် (ဆိုလိုသည်မှာ အချိန်နှင့် ထပ်တူမကျဘဲ) နှင့် ထပ်တူကျနေချိန်တွင် အတုယူပါသည်။ ဤအခြေအနေ၏ တွက်ချက်မှုများအရ အီလက်ထရွန် စွမ်းအင် တိုးလာမှုသည် ဆေးထိုးသည့်အချိန်ပေါ်တွင် အလွန်မူတည်ကြောင်း၊3b) ဆိုလိုသည်မှာ၊ အကောင်းဆုံးဆက်တင်ဖြင့်၊ အီလက်ထရွန်သည် အလွှာတစ်ခုစီတွင် terahertz ရောင်ခြည်အရှိန်၏တစ်ဝက်စက်ဝန်းကို အပြည့်အ၀ခံစားရလိမ့်မည် (3s).

အီလက်ထရွန်များသည် မတူညီသောအချိန်များတွင် ရောက်ရှိလာပါက၊ ၎င်းတို့သည် ပထမအလွှာတွင် အရှိန်ပိုနည်းသည်ကို ခံစားရပြီး ၎င်းကိုဖြတ်သန်းရန် အချိန်ပိုကြာစေသည်။ ထို့နောက် desynchronization သည် အောက်ပါအလွှာများတွင် တိုးလာပြီး မလိုလားအပ်သော နှေးကွေးမှုကို ဖြစ်စေသည် (3d).

အီလက်ထရွန်အလင်းတန်း၏ ယာယီတိုးချဲ့မှု၏ အနုတ်လက္ခဏာသက်ရောက်မှုကို လျှော့ချရန်အတွက် ပထမဆုံး STEAM စက်သည် ဖိသိပ်မှုမုဒ်တွင် လုပ်ဆောင်ခဲ့သည်။ linac ရှိ အီလက်ထရွန်အလင်းတန်းကြာချိန်ကို အနိမ့်ဆုံး ~350 fs (တစ်ဝက်အကျယ်) ဖြင့် ကွန်ပရက်ဆာသို့ ပေးသော terahertz စွမ်းအင်ကို ချိန်ညှိကာ linac ကို hatch mode သို့ပြောင်းခြင်းဖြင့် (4b).

ပုံ နံပါတ် ၁

အနိမ့်ဆုံးအလင်းတန်းကြာချိန်ကို ~600 fs ဖြစ်သည့် photocathode UV pulse ၏ကြာချိန်နှင့်အညီ သတ်မှတ်ထားသည်။ compressor နှင့် strip အကြားအကွာအဝေးသည် အရေးပါသောအခန်းကဏ္ဍမှပါဝင်ပြီး thickening force ၏အရှိန်ကိုကန့်သတ်ထားသည်။ အတူတကွ၊ ဤတိုင်းတာမှုများသည် အရှိန်မြှင့်အဆင့်၏ ဆေးထိုးအဆင့်တွင် femtosecond တိကျမှုကို ပံ့ပိုးပေးသည်။

ပုံထဲမှာ 4a linear accelerator တွင် optimized acceleration ပြီးနောက် compressed electron beam ၏ စွမ်းအင်ဖြန့်ကျက်မှုသည် ~ 4 ဆ လျော့နည်းသွားသည်ကို တွေ့နိုင်သည်။ အရှိန်ကြောင့်၊ compressed beam ၏ စွမ်းအင် spectrum သည် compressed beam နှင့်မတူဘဲ ပိုမိုမြင့်မားသော စွမ်းအင်များဆီသို့ ကူးပြောင်းသွားပါသည်။ အရှိန်မြှင့်ပြီးနောက် စွမ်းအင်ရောင်စဉ်၏ အထွတ်အထိပ်မှာ 115 keV ခန့်ဖြစ်ပြီး စွမ်းအင်မြင့်အမြီးသည် 125 keV ခန့်အထိ ရောက်ရှိသည်။

သိပ္ပံပညာရှင်များ၏ ကျိုးနွံသောထုတ်ပြန်ချက်အရ ဤကိန်းဂဏန်းများသည် terahertz အကွာအဝေးရှိ အရှိန်နှုန်း (70 keV မတိုင်မီ) အရှိန်စံချိန်သစ်တစ်ခုဖြစ်သည်။

စွမ်းအင်ပြန့်ပွားမှုကို လျှော့ချရန်အတွက် (4a) ပိုမိုတိုတောင်းသော အလင်းတန်းကို ရရှိရပါမည်။

ပုံ နံပါတ် ၁

ဖိသိပ်မထားသော အလင်းတန်းတစ်ခုအတွက်၊ လက်ရှိပေါ်ရှိ အလင်းတန်းအရွယ်အစား၏ parabolic မှီခိုမှုသည် အလျားလိုက်နှင့် ဒေါင်လိုက် လမ်းကြောင်းများတွင် transverse emittance ကို ဖော်ပြသည်- εx,n = 1.703 mm*mrad နှင့် εy,n = 1.491 mm*mrad (5a).

တစ်ဖန် Compression သည် transverse emittance ကို εx,n = 6 mm*mrad (horizontal) နှင့် εy,n = 0,285 mm*mrad (ဒေါင်လိုက်) သို့ 0,246 ဆ တိုးတက်စေသည်။

အီလက်ထရွန်များသည် အရှိန်အဟုန်တွင် သံလိုက်စက်ကွင်းအား ပြင်းထန်စွာ အာရုံစူးစိုက်မှုနှင့် အာရုံစူးစိုက်မှုတို့ကို တွေ့ကြုံရသောအခါတွင် အီလက်ထရွန်များ အားကောင်းသော အာရုံစူးစိုက်မှုနှင့် အာရုံစူးစိုက်မှုတို့ကို တွေ့ကြုံရသောအခါတွင် အလင်း၏ကြာချိန်လျှော့ချခြင်းဒီဂရီထက် နှစ်ဆခန့် ကြီးမားကြောင်း မှတ်သားထိုက်ပါသည်။5b и 5s).

ပုံထဲမှာ 5b အကောင်းဆုံးအချိန်၌ မိတ်ဆက်ခဲ့သော အီလက်ထရွန်များသည် လျှပ်စစ်စက်ကွင်းအရှိန်၏ တစ်ဝက်တစ်ပျက်လည်ပတ်မှုတစ်ခုလုံးကို တွေ့ကြုံခံစားနိုင်သည် ။ သို့သော် အကောင်းဆုံးအချိန် မတိုင်မီ သို့မဟုတ် ပြီးနောက် ရောက်ရှိလာသော အီလက်ထရွန်များသည် အရှိန်နှင့် တစ်စိတ်တစ်ပိုင်း လျော့ပါးသွားခြင်းကိုပင် ခံစားရသည်။ ထိုသို့သော အီလက်ထရွန်များသည် အကြမ်းဖျင်းအားဖြင့် ပြောရရင် စွမ်းအင်နည်းပါတယ်။

သံလိုက်စက်ကွင်းတစ်ခုနှင့် ထိတွေ့သောအခါ အလားတူအခြေအနေမျိုးကို တွေ့ရပါသည်။ အကောင်းဆုံးအချိန်၌ ထိုးသွင်းလိုက်သော အီလက်ထရွန်များသည် အပြုသဘောနှင့် အနှုတ်သံလိုက်စက်ကွင်းများ၏ အချိုးညီသောပမာဏကို တွေ့ကြုံခံစားရသည်။ အကယ်၍ အကောင်းဆုံးအချိန်မတိုင်မီ အီလက်ထရွန်များ နိဒါန်းဖြစ်ပေါ်လာပါက၊ အပြုသဘောဆောင်သော အကွက်များ ပိုများလာပြီး အနုတ်လက္ခဏာများ နည်းပါးသွားပါသည်။ အီလက်ထရွန်များကို အကောင်းဆုံးအချိန်ထက် နောက်ကျပြီးမှ မိတ်ဆက်ပါက၊ အပြုသဘောဆောင်သည့်နည်းနှင့် အနှုတ်ပိုရှိမည် (5s) ထိုသွေဖည်မှုများသည် အီလက်ထရွန်သည် ဝင်ရိုးနှင့်ဆက်စပ်နေသည့် ၎င်း၏အနေအထားပေါ်မူတည်၍ ဘယ်၊ ညာ၊ အပေါ်သို့ သို့မဟုတ် အောက်ဘက်သို့ သွေဖည်သွားနိုင်သည်၊ ၎င်းသည် အလင်းတန်း၏ အာရုံစူးစိုက်မှု သို့မဟုတ် အာရုံစူးစိုက်မှုဆီသို့ ဦးတည်သော transverse momentum တိုးလာစေသည်။

လေ့လာမှု၏ထူးခြားချက်များနှင့်အသေးစိတ်သိကျွမ်းသူများအတွက်၊ ကြည့်ရှုရန်အကြံပြုလိုပါသည်။ သိပ္ပံပညာရှင်များ အစီရင်ခံစာတွင် ဖော်ပြထားသည်။ и အပိုပစ္စည်းများ သူ့ကို။

epilogue

အချုပ်အားဖြင့်၊ အီလက်ထရွန်အလင်းတန်း၏ကြာချိန်ကို လျှော့ချလိုက်လျှင် အရှိန်မြှင့်စက်စွမ်းဆောင်ရည် တိုးလာမည်ဖြစ်သည်။ ဤလုပ်ငန်းတွင်၊ တပ်ဆင်မှု၏ ဂျီသြမေတြီအားဖြင့် ရရှိနိုင်သော အလင်းတန်းကြာချိန်ကို ကန့်သတ်ထားသည်။ သို့သော် သီအိုရီအရ အလင်း၏ကြာချိန်သည် 100 fs ထက်နည်းနိုင်သည်။

အလွှာများ၏ အမြင့်ကို လျှော့ချပြီး ၎င်းတို့၏ အရေအတွက်ကို တိုးလာခြင်းဖြင့် အလင်းတန်းများ၏ အရည်အသွေးကို ပိုမိုတိုးတက်စေနိုင်ကြောင်း သိပ္ပံပညာရှင်များ သတိပြုမိပါသည်။ သို့သော်၊ ဤနည်းလမ်းသည် ပြဿနာများမရှိဘဲ၊ အထူးသဖြင့် စက်ပစ္စည်းထုတ်လုပ်ခြင်း၏ ရှုပ်ထွေးမှုကို တိုးမြင့်စေပါသည်။

ဤလုပ်ငန်းသည် linear accelerator ၏ အသေးစားဗားရှင်းကို ပိုမိုကျယ်ပြန့်ပြီး အသေးစိတ်လေ့လာခြင်း၏ ကနဦးအဆင့်ဖြစ်သည်။ စမ်းသပ်ထားသောဗားရှင်းသည် စံချိန်ချိုးခြင်းဟု မှန်ကန်စွာခေါ်ဆိုနိုင်သည့် ကောင်းမွန်သောရလဒ်များကို ပြသနေပြီဖြစ်သော်လည်း၊ လုပ်စရာများစွာရှိပါသေးသည်။

သင့်အာရုံစူးစိုက်မှုအတွက် ကျေးဇူးတင်ပါသည်၊ စူးစမ်းလေ့လာပြီး လူတိုင်းအတွက် ကောင်းမွန်သော ရက်သတ္တပတ်ကို ပိုင်ဆိုင်နိုင်ပါစေ။ 🙂

ကျွန်ုပ်တို့နှင့်အတူရှိနေသည့်အတွက် ကျေးဇူးတင်ပါသည်။ ကျွန်ုပ်တို့၏ဆောင်းပါးများကို သင်နှစ်သက်ပါသလား။ ပိုစိတ်ဝင်စားစရာကောင်းတဲ့ အကြောင်းအရာတွေကို ကြည့်ချင်ပါသလား။ မှာယူမှုတစ်ခုပြုလုပ်ခြင်း သို့မဟုတ် သူငယ်ချင်းများကို အကြံပြုခြင်းဖြင့် ကျွန်ုပ်တို့အား ပံ့ပိုးကူညီပါ၊ သင့်အတွက်ကျွန်ုပ်တို့တီထွင်ခဲ့သော ဝင်ခွင့်အဆင့်ဆာဗာများ၏ ထူးခြားသော analogue တွင် Habr အသုံးပြုသူများအတွက် 30% လျှော့စျေး- VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps သို့မဟုတ် $20 မှ ဆာဗာတစ်ခုမျှဝေပုံနှင့်ပတ်သက်သော အမှန်တရားတစ်ခုလုံး။ (RAID1 နှင့် RAID10၊ 24 cores အထိနှင့် 40GB DDR4 အထိ)။

Dell R730xd က ၂ ဆ ပိုစျေးသက်သာလား။ ဒီမှာသာ 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 TV ကို $199 မှ နယ်သာလန်မှာ Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - $99 မှ။ အကြောင်းဖတ်ပါ။ Infrastructure Corp ကို ဘယ်လိုတည်ဆောက်မလဲ။ တစ်ပြားတစ်ချပ်အတွက် ယူရို ၉၀၀၀ တန် Dell R730xd E5-2650 v4 ဆာဗာများကို အသုံးပြုခြင်း။

source: www.habr.com