{"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\/pl\/blog\/news\/mal-da-udal-miniatyurnyj-linejnyj-uskoritel-chastits-postavivshij-novyj-rekord","title":{"rendered":"Ma\u0142y, a wariat: miniaturowy liniowy akcelerator cz\u0105stek ustanawiaj\u0105cy nowy rekord","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"<p><img decoding=\"async\" alt=\"Ma\u0142y, a wariat: miniaturowy liniowy akcelerator cz\u0105stek ustanawiaj\u0105cy nowy rekord\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/6df72c15b548271b03607338af4348b1.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nZasada \"wi\u0119cej znaczy mocniej\" jest od dawna ugruntowana w wielu dziedzinach \u017cycia spo\u0142ecznego, w tym w nauce i technologii. Jednak w dzisiejszych realiach coraz cz\u0119\u015bciej pojawia si\u0119 praktyczna realizacja przys\u0142owia \u201ema\u0142y, ale pot\u0119\u017cny\u201d. Objawia si\u0119 to zar\u00f3wno w komputerach, kt\u00f3re kiedy\u015b zajmowa\u0142y ca\u0142y pok\u00f3j, a dzi\u015b mieszcz\u0105 si\u0119 w d\u0142oni dziecka, jak i w akceleratorach cz\u0105stek na\u0142adowanych. Tak, pami\u0119tacie Wielki Zderzacz Hadron\u00f3w (WZH), kt\u00f3rego imponuj\u0105ce wymiary (26 659 m d\u0142ugo\u015bci) s\u0105 dos\u0142ownie podane w jego nazwie? Ot\u00f3\u017c zdaniem naukowc\u00f3w z DESY, kt\u00f3rzy opracowali miniaturow\u0105 wersj\u0119 akceleratora, to ju\u017c przesz\u0142o\u015b\u0107. Co wi\u0119cej, mini akcelerator ustanowi\u0142 nawet nowy \u015bwiatowy rekord w\u015br\u00f3d akcelerator\u00f3w terahercowych, podwajaj\u0105c energi\u0119 wbudowanych elektron\u00f3w. Jak powsta\u0142 miniaturowy akcelerator, jakie s\u0105 jego g\u0142\u00f3wne zasady dzia\u0142ania i co ujawni\u0142y praktyczne eksperymenty? O tym pomo\u017ce nam si\u0119 dowiedzie\u0107 raport grupy badawczej. Zaczynamy.<noindex><a rel=\"nofollow\" name=\"habracut\"><\/a><\/noindex><\/p>\n<h3>Podstawa badania<\/h3>\n<p>\nWed\u0142ug Dungfana Zhanga i jego wsp\u00f3\u0142pracownik\u00f3w z DESY (Niemiecki Elektronowy Synchrotron), kt\u00f3rzy opracowali mini-akcelerator, superszybkie \u017ar\u00f3d\u0142a elektron\u00f3w odgrywaj\u0105 niezwykle wa\u017cn\u0105 rol\u0119 w \u017cyciu wsp\u00f3\u0142czesnego spo\u0142ecze\u0144stwa. Wielu z nich objawia si\u0119 w medycynie, rozwoju elektroniki oraz w badaniach naukowych. Najwi\u0119kszym problemem obecnych akcelerator\u00f3w liniowych, kt\u00f3re u\u017cywaj\u0105 generator\u00f3w radiowych, jest ich wysoka cena, z\u0142o\u017cono\u015b\u0107 infrastruktury oraz ogromne zapotrzebowanie na moc. Takie niedoci\u0105gni\u0119cia znacznie ograniczaj\u0105 dost\u0119pno\u015b\u0107 podobnych technologii dla szerszego grona u\u017cytkownik\u00f3w. <\/p>\n<p>Te oczywiste problemy s\u0105 doskona\u0142ym bod\u017acem do opracowania urz\u0105dze\u0144, kt\u00f3rych rozmiary nie b\u0119d\u0105 budzi\u0107 przera\u017cenia, jak i stopie\u0144 pobieranej mocy.<\/p>\n<p>W\u015br\u00f3d wzgl\u0119dnych nowo\u015bci w tej bran\u017cy mo\u017cna wyr\u00f3\u017cni\u0107 akceleratory terahercowe, kt\u00f3re maj\u0105 szereg \"plus\u00f3w\":<\/p>\n<ul>\n<li>oczekuje si\u0119, \u017ce kr\u00f3tkie fale i kr\u00f3tkie impulsy promieniowania terahercowego znacznie zwi\u0119ksz\u0105 pr\u00f3g <i>przebicia*<\/i>, spowodowanego polem, co pozwoli zwi\u0119kszy\u0107 gradienty przyspieszenia;<\/li>\n<\/ul>\n<blockquote><p><b>przebicie elektryczne*<\/b> \u2014 gwa\u0142towny wzrost nat\u0119\u017cenia pr\u0105du przy zastosowaniu napi\u0119cia powy\u017cej krytycznego.<\/p><\/blockquote>\n<ul>\n<li>obecno\u015b\u0107 skutecznych metod generacji wysokopolego promieniowania terahercowego pozwala na wewn\u0119trzn\u0105 synchronizacj\u0119 mi\u0119dzy elektronami a polami wzbudzenia;<\/li>\n<li>do tworzenia takich urz\u0105dze\u0144 mo\u017cna stosowa\u0107 klasyczne metody, jednak ich koszt, czas produkcji i rozmiary b\u0119d\u0105 znacznie mniejsze. <\/li>\n<\/ul>\n<p>Naukowcy uwa\u017caj\u0105, \u017ce ich przyspieszacz terahercowy w wymiarach milimetrowych jest kompromisem mi\u0119dzy konwencjonalnymi przyspieszaczami, kt\u00f3re obecnie istniej\u0105, a mikropo\u015bpieszaczami, kt\u00f3re s\u0105 w fazie rozwoju, ale maj\u0105 liczne wady z powodu swoich zbyt ma\u0142ych rozmiar\u00f3w.<\/p>\n<p>Badacze nie zaprzeczaj\u0105, \u017ce technologia terahercowego przyspieszania jest ju\u017c od jakiego\u015b czasu w opracowaniu. Uwa\u017caj\u0105 jednak, \u017ce w tej dziedzinie pozosta\u0142o jeszcze wiele aspekt\u00f3w, kt\u00f3re nie zosta\u0142y zbadane, sprawdzone lub wdro\u017cone. <\/p>\n<p>W swoim dziele, kt\u00f3re dzi\u015b rozpatrujemy, naukowcy demonstruj\u0105 mo\u017cliwo\u015bci STEAM (<i>segmented terahertz electron accelerator and manipulator<\/i>) \u2014 segmentowanego terahercowego przyspieszacza elektron\u00f3w i manipulatora. STEAM pozwala na skr\u00f3cenie d\u0142ugo\u015bci strumienia elektron\u00f3w do subpikosekundowego czasu trwania, zapewniaj\u0105c w ten spos\u00f3b femtosekundow\u0105 kontrol\u0119 nad faz\u0105 przyspieszania.<\/p>\n<p>Uda\u0142o si\u0119 osi\u0105gn\u0105\u0107 pole przyspieszenia wynosz\u0105ce 200 MV\/m (MV \u2014 megawolt), co prowadzi do rekordowego przyspieszenia terahercowego wynosz\u0105cego &gt; 70 keV (kiloelektonwolt) od wprowadzonego strumienia elektron\u00f3w o energii 55 keV. W ten spos\u00f3b uzyskano przyspieszone elektrony do 125 keV.<\/p>\n<h3>Struktura urz\u0105dzenia i jego realizacja<\/h3>\n<p>\n<img decoding=\"async\" alt=\"Ma\u0142y, a wariat: miniaturowy liniowy akcelerator cz\u0105stek ustanawiaj\u0105cy nowy rekord\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/581d753c9734024561fa600f132a7e8d.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Obraz nr 1: schemat badanej konstrukcji.<\/i><\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Ma\u0142y, a wariat: miniaturowy liniowy akcelerator cz\u0105stek ustanawiaj\u0105cy nowy rekord\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/d404ba9fe59504ac46e730aefbbf2134.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Obraz nr 1-2: a \u2014 schemat opracowanej 5-warstwowej struktury segmentowanej, b \u2014 proporcje obliczonego przyspieszenia i kierunek rozprzestrzeniania si\u0119 elektron\u00f3w.<\/i><\/p>\n<p>Strumienie elektron\u00f3w (55 keV) s\u0105 generowane z <i>dzia\u0142ka elektronowego*<\/i> i wprowadzane do terahercowego STEAM-bunchera (kompresora strumienia), po czym przechodz\u0105 do STEAM-linac (<i>linowy przyspieszacz*<\/i>).<\/p>\n<blockquote><p><b>Dzia\u0142ka elektroniczna*<\/b> \u2014 urz\u0105dzenie generuj\u0105ce strumie\u0144 elektron\u00f3w o wymaganej konfiguracji i energii.<\/p><\/blockquote>\n<blockquote><p><b>Linowy przyspieszacz*<\/b> \u2014 przyspieszacz, w kt\u00f3rym na\u0142adowane cz\u0105stki przechodz\u0105 przez struktur\u0119 tylko raz, co odr\u00f3\u017cnia przyspieszacz liniowy od cyklicznego (np. LHC). <\/p><\/blockquote>\n<p>Oba urz\u0105dzenia STEAM otrzymuj\u0105 impulsy terahercowe z jednego lasera w bliskiej podczerwieni (NIR), kt\u00f3ry r\u00f3wnie\u017c uruchamia fotokatod\u0119 dzia\u0142a elektronicznego, co prowadzi do wewn\u0119trznej synchronizacji pomi\u0119dzy elektronami a polami przyspieszaj\u0105cymi. Impulsy ultrafioletowe do fotoemisji na fotokatodzie s\u0105 generowane w dw\u00f3ch kolejnych etapach. <i>GVG*<\/i> podstawowej d\u0142ugo\u015bci fali bliskiego \u015bwiat\u0142a podczerwonego. Proces ten przekszta\u0142ca impuls laserowy o d\u0142ugo\u015bci fali 1020 nm najpierw w 510 nm, a nast\u0119pnie w 255 nm.<\/p>\n<blockquote><p><b>GVG*<\/b> (generacja drugiej harmonicznej optycznej) \u2014 proces \u0142\u0105czenia foton\u00f3w o tej samej cz\u0119stotliwo\u015bci podczas interakcji z materia\u0142em nieliniowym, co prowadzi do powstania nowych foton\u00f3w o podw\u00f3jnej energii i cz\u0119stotliwo\u015bci oraz o po\u0142owie d\u0142ugo\u015bci fali.<\/p><\/blockquote>\n<p>Pozosta\u0142a cz\u0119\u015b\u0107 wi\u0105zki lasera NIR jest dzielona na 4 wi\u0105zki, kt\u00f3re s\u0105 wykorzystywane do generowania czterech impulsy jednocyklicznych terahercowych poprzez generowanie r\u00f3\u017cnicy cz\u0119stotliwo\u015bci w obr\u0119bie impuls\u00f3w.<\/p>\n<p>Dwa impulsy terahercowe nast\u0119pnie trafiaj\u0105 do ka\u017cdego urz\u0105dzenia STEAM za pomoc\u0105 symetrycznych struktur rogowych, kt\u00f3re kieruj\u0105 energi\u0119 terahercow\u0105 do obszaru interakcji prostopadle do kierunku ruchu elektron\u00f3w.<\/p>\n<p>Gdy elektrony wchodz\u0105 do ka\u017cdego z urz\u0105dze\u0144 STEAM, s\u0105 poddawane dzia\u0142aniu elektrycznych i magnetycznych komponent\u00f3w <i>si\u0142y Lorentza*<\/i>.<\/p>\n<blockquote><p><b>Si\u0142a Lorentza*<\/b> \u2014 si\u0142a, z kt\u00f3r\u0105 pole elektromagnetyczne dzia\u0142a na na\u0142adowan\u0105 cz\u0105stk\u0119.<\/p><\/blockquote>\n<p>W tym przypadku pole elektryczne odpowiada za przyspieszenie i zwolnienie, a pole magnetyczne wywo\u0142uje odchylenia poprzeczne.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Ma\u0142y, a wariat: miniaturowy liniowy akcelerator cz\u0105stek ustanawiaj\u0105cy nowy rekord\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/6e56629be1c0de410ab1411baaceff14.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Obraz Nr 2<\/i><\/p>\n<p>Jak wida\u0107 na obrazach <b>2a<\/b> i <b>2b<\/b>, wewn\u0105trz ka\u017cdego urz\u0105dzenia STEAM, terahercowe strumienie s\u0105 dzielone poprzecznie przez cienkie metalowe blachy w kilku warstwach r\u00f3\u017cnej grubo\u015bci, z kt\u00f3rych ka\u017cda dzia\u0142a jak falow\u00f3d, przenosz\u0105c cz\u0119\u015b\u0107 ca\u0142kowitej energii do obszaru interakcji. Ka\u017cda warstwa zawiera r\u00f3wnie\u017c dielektryczne p\u0142yty, aby dostosowa\u0107 czas przybycia terahercowego <i>frontu falowego*<\/i> do frontu elektron\u00f3w.<\/p>\n<blockquote><p><b>Front falowy*<\/b> \u2014 powierzchnia, do kt\u00f3rej dotar\u0142a fala.<\/p><\/blockquote>\n<p>Oba urz\u0105dzenia STEAM dzia\u0142aj\u0105 w trybie elektrycznym, to znaczy tak, aby wywo\u0142ywa\u0107 nak\u0142adanie pola elektrycznego i t\u0142umienie pola magnetycznego w centrum obszaru interakcji.<\/p>\n<p>W pierwszym urz\u0105dzeniu elektrony s\u0105 synchronicznie obliczane w taki spos\u00f3b, aby przechodzi\u0142y przez <i>przej\u015bcie przez zero*<\/i> pola terahercowego, gdzie gradienty czasowe pola elektrycznego s\u0105 maksymalne, a \u015brednie pole minimalne.<\/p>\n<blockquote><p><b>Przej\u015bcie przez zero*<\/b> \u2014 to punkt, w kt\u00f3rym nie ma napi\u0119cia.<\/p><\/blockquote>\n<p>Taka konfiguracja powoduje przyspieszenie ogona wi\u0105zki elektronowej oraz spowolnienie jej g\u0142owy, co prowadzi do balistycznego longitudinalnego ogniskowania (<b>2a<\/b> i <b>2c<\/b>).<\/p>\n<p>W drugim urz\u0105dzeniu synchronizacja elektronu i promieniowania terahercowego jest ustalana w taki spos\u00f3b, \u017ce wi\u0105zka elektronowa do\u015bwiadcza tylko negatywnego cyklu terahercowego pola elektrycznego. Taka konfiguracja prowadzi do czystego ci\u0105g\u0142ego przyspieszenia (<b>2b<\/b> i <b>2d<\/b>).<\/p>\n<p>Laser z promieniowaniem NIR przypomina system Yb:YLF ch\u0142odzony kriogenicznie, kt\u00f3ry generuje impulsy optyczne o czasie trwania 1,2 ps i energii 50 mJ przy d\u0142ugo\u015bci fali 1020 nm oraz cz\u0119stotliwo\u015bci powtarzania 10 Hz. Impulsy terahercowe o centralnej cz\u0119stotliwo\u015bci 0,29 teraherca (okres 3,44 ps) s\u0105 generowane metod\u0105 nachylon\u0105 frontu impulsy.<\/p>\n<p>Do zasilania STEAM-bunchera (spr\u0119\u017carki wi\u0105zki) wykorzystano zaledwie 2 x 50 nJ energii terahercowej, a dla STEAM-linaca (przyspieszacza liniowego) wymagana by\u0142a energia 2 x 15 mJ.<\/p>\n<p>\u015arednica otwor\u00f3w wej\u015bciowych i wyj\u015bciowych obu urz\u0105dze\u0144 STEAM wynosi 120 \u03bcm.<\/p>\n<p>Spr\u0119\u017carka wi\u0105zki zosta\u0142a zaprojektowana z trzema warstwami o tej samej wysoko\u015bci (0,225 mm), kt\u00f3re s\u0105 wyposa\u017cone w p\u0142ytki ze stopionego kwarcu (\u03f5r = 4,41) o d\u0142ugo\u015bci 0,42 i 0,84 mm do kontrolowania synchronizacji czasowej. R\u00f3wne wysoko\u015bci warstw spr\u0119\u017carki odzwierciedlaj\u0105 fakt, \u017ce przyspieszenie nie ma miejsca (<b>2c<\/b>).<\/p>\n<p>Natomiast w przyspieszaczu liniowym wysoko\u015bci s\u0105 ju\u017c r\u00f3\u017cne \u2014 0,225, 0,225 i 0,250 mm (+ p\u0142ytki ze stopionego kwarcu 0,42 i 0,84 mm). Zwi\u0119kszenie wysoko\u015bci warstwy t\u0142umaczy zwi\u0119kszenie pr\u0119dko\u015bci elektron\u00f3w podczas przyspieszania.<\/p>\n<p>Naukowcy zauwa\u017caj\u0105, \u017ce liczba warstw ma bezpo\u015bredni wp\u0142yw na funkcjonalno\u015b\u0107 ka\u017cdego z tych dw\u00f3ch urz\u0105dze\u0144. Aby osi\u0105gn\u0105\u0107 wy\u017cszy stopie\u0144 przyspieszenia, na przyk\u0142ad, potrzeba wi\u0119cej warstw oraz innej konfiguracji wysoko\u015bci w celu optymalizacji interakcji.<\/p>\n<h3>Wyniki praktycznych do\u015bwiadcze\u0144<\/h3>\n<p>\nPrzede wszystkim badacze przypominaj\u0105, \u017ce w tradycyjnych akceleratorach opartych na falach radiowych wp\u0142yw czasowego rozci\u0105gni\u0119cia wprowadzonej wi\u0105zki elektron\u00f3w na w\u0142a\u015bciwo\u015bci akcelerowanej wi\u0105zki zwi\u0105zany jest ze zmian\u0105 pola elektrycznego do\u015bwiadczanego podczas interakcji przez r\u00f3\u017cne elektrony w obr\u0119bie wi\u0105zki, kt\u00f3re docieraj\u0105 w r\u00f3\u017cnym czasie. Mo\u017cna zatem przypuszcza\u0107, \u017ce pola o du\u017cych gradientach i wi\u0105zki o wi\u0119kszym czasie trwania prowadz\u0105 do wi\u0119kszego rozrzutu energii. Wprowadzone wi\u0105zki o du\u017cym czasie trwania mog\u0105 r\u00f3wnie\u017c prowadzi\u0107 do wy\u017cszych warto\u015bci. <i>emisji*<\/i>.<\/p>\n<blockquote><p><b>Emisja*<\/b> \u2014 przestrze\u0144 fazowa zajmowana przez akcelerowan\u0105 wi\u0105zk\u0119 na\u0142adowanych cz\u0105stek.<\/p><\/blockquote>\n<p>W przypadku akceleratora terahercowego okres pola wzbudzania jest oko\u0142o 200 razy kr\u00f3tszy. W zwi\u0105zku z tym, <i>napi\u0119cie*<\/i> podtrzymywanego pola b\u0119dzie 10 razy wy\u017csze. <\/p>\n<blockquote><p><b>Napi\u0119cie pola elektrycznego* <\/b> \u2014 miara pola elektrycznego, r\u00f3wna stosunkowi si\u0142y przy\u0142o\u017conej do nieruchomego \u0142adunku punktowego umieszczonego w danym punkcie pola do wielko\u015bci tego \u0142adunku. <\/p><\/blockquote>\n<p>W ten spos\u00f3b, w akceleratorze terahercowym gradienty pola odczuwane przez elektrony mog\u0105 by\u0107 o kilka rz\u0119d\u00f3w wielko\u015bci wy\u017csze ni\u017c w tradycyjnym urz\u0105dzeniu. Czas, w kt\u00f3rym krzywizna pola jest zauwa\u017calna, jest znacznie kr\u00f3tszy. Z tego wynika, \u017ce czas trwania wprowadzonej wi\u0105zki elektron\u00f3w b\u0119dzie mia\u0142o bardziej wyra\u017any wp\u0142yw.<\/p>\n<p>Naukowcy postanowili praktycznie sprawdzi\u0107 te teorie. W tym celu wprowadzali wi\u0105zki elektron\u00f3w o r\u00f3\u017cnym czasie trwania, kt\u00f3ry by\u0142 kontrolowany przez skompresowanie za pomoc\u0105 pierwszego urz\u0105dzenia STEAM (STEAM-buncher).<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Ma\u0142y, a wariat: miniaturowy liniowy akcelerator cz\u0105stek ustanawiaj\u0105cy nowy rekord\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/1d15ed2cec289b62df3d7a8a1fc2962c.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Obraz nr 3<\/i><\/p>\n<p>W przypadku, gdy kompresor nie by\u0142 pod\u0142\u0105czony do \u017ar\u00f3d\u0142a zasilania, wi\u0105zki elektron\u00f3w (55 keV) z \u0142adunkiem ~1 fC (femtokulon) przesz\u0142y oko\u0142o 300 mm od pistoletu elektronowego do urz\u0105dzenia liniowego akceleratora (STEAM-linac). Te elektrony mog\u0142y rozszerza\u0107 si\u0119 pod wp\u0142ywem si\u0142 \u0142adunku przestrzennego do czasu trwania bardziej ni\u017c 1000 fs (femtosekund).<\/p>\n<p>Przy takim czasie trwania wi\u0105zka elektronowa zajmowa\u0142a oko\u0142o 60% p\u00f3\u0142fali pola akceleracyjnego o cz\u0119stotliwo\u015bci 1,7 ps, co prowadzi\u0142o do widma energetycznego po akceleracji z maksimum przy 115 keV i szeroko\u015bci\u0105 p\u00f3\u0142rozk\u0142adu energii wi\u0119ksz\u0105 ni\u017c 60 keV (<b>3a<\/b>).<\/p>\n<p>Aby por\u00f3wna\u0107 te wyniki z oczekiwanymi, zosta\u0142a zasymulowana sytuacja rozprzestrzeniania elektron\u00f3w za pomoc\u0105 liniowego akceleratora, w kt\u00f3rej elektrony by\u0142y rozsynchornizowane (tzn. nie pasuj\u0105 do) wzgl\u0119dem optymalnego czasu wprowadzenia. Obliczenia tej sytuacji pokaza\u0142y, \u017ce przyrost energii elektron\u00f3w bardzo zale\u017cy od momentu wprowadzenia, a\u017c do subpikosekundowej skali czasowej (<b>3b<\/b>). To znaczy, przy optymalnym ustawieniu elektron do\u015bwiadczy pe\u0142nego p\u00f3\u0142okresu przyspieszenia promieniowania terahercowego w ka\u017cdej warstwie (<b>3s<\/b>).<\/p>\n<p>Je\u015bli jednak elektrony przybywaj\u0105 w r\u00f3\u017cnym czasie, to prze\u017cywaj\u0105 mniejsze przyspieszenie w pierwszej warstwie, co wymaga wi\u0119cej czasu na jej przej\u015bcie. Nast\u0119pnie rozsynchornizacja wzrasta w kolejnych warstwach, co prowadzi do niepo\u017c\u0105danego spowolnienia (<b>3d<\/b>). <\/p>\n<p>Aby maksymalnie zminimalizowa\u0107 negatywny efekt czasowej rozci\u0105g\u0142o\u015bci wi\u0105zki elektron\u00f3w, pierwsze urz\u0105dzenie STEAM dzia\u0142a\u0142o w trybie kompresji. Czas trwania wi\u0105zki elektron\u00f3w w liniowym akceleratorze zosta\u0142 zoptymalizowany do minimum ~ 350 fs (pe\u0142na szeroko\u015b\u0107) poprzez ustawienie energii terahercowej podawanej na kompresor oraz prze\u0142\u0105czenie liniowego akceleratora w tryb szkicowania (<b>4b<\/b>).<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Ma\u0142y, a wariat: miniaturowy liniowy akcelerator cz\u0105stek ustanawiaj\u0105cy nowy rekord\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/f4c887b0cd58549da2bdc3a25ebab294.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Obrazek nr 4<\/i><\/p>\n<p>Minimalny czas trwania wi\u0105zki zosta\u0142 okre\u015blony na podstawie czasu trwania impulsu UV fotokatody, kt\u00f3rego d\u0142ugo\u015b\u0107 wynosi\u0142a ~ 600 fs. Wa\u017cn\u0105 rol\u0119 odegra\u0142a r\u00f3wnie\u017c odleg\u0142o\u015b\u0107 mi\u0119dzy kompresorem a pasmem, co ogranicza\u0142o si\u0142\u0119 zag\u0119szczenia w czasie. W po\u0142\u0105czeniu te \u015brodki pozwalaj\u0105 zapewni\u0107 femtosekundow\u0105 precyzj\u0119 fazy wprowadzenia na etapie przyspieszania.<\/p>\n<p>Na obrazku <b>4a<\/b> Wida\u0107, \u017ce rozrzut energii skompresowanej wi\u0105zki elektronowej po zoptymalizowanym przyspieszeniu w liniowym akceleratorze zmniejsza si\u0119 o ~ 4 razy w por\u00f3wnaniu do nieskompresowanej. Dzi\u0119ki przyspieszeniu spektrum energetyczne skompresowanej wi\u0105zki przesuwa si\u0119 w stron\u0119 wy\u017cszych energii, w przeciwie\u0144stwie do nieskompresowanej wi\u0105zki. Szczyt spektrum energetycznego po przyspieszeniu wynosi oko\u0142o 115 keV, a wysoka energia ogonowa osi\u0105ga oko\u0142o 125 keV.<\/p>\n<p>Te wyniki, wed\u0142ug skromnych o\u015bwiadcze\u0144 naukowc\u00f3w, s\u0105 nowym rekordem przyspieszenia (do przyspieszenia by\u0142o 70 keV) w zakresie terahercowym.<\/p>\n<p>Jednak aby zmniejszy\u0107 rozrzut energii (<i>4a<\/i>), konieczne jest osi\u0105gni\u0119cie jeszcze kr\u00f3tszej wi\u0105zki. <\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Ma\u0142y, a wariat: miniaturowy liniowy akcelerator cz\u0105stek ustanawiaj\u0105cy nowy rekord\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/7c53a1ca68dfbe52518d1dcd813ad6c9.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Obraz nr 5<\/i><\/p>\n<p>W przypadku niespraszonego wprowadzonego p\u0119ku, paraboliczna zale\u017cno\u015b\u0107 rozmiaru p\u0119ku od pr\u0105du ujawnia poprzeczny emittans w kierunkach poziomym i pionowym: \u03b5x,n = 1,703 mm*mrad oraz \u03b5y,n = 1,491 mm*mrad (<b>5a<\/b>).<\/p>\n<p>Natomiast spr\u0119\u017cenie poprawi\u0142o poprzeczny emittans 6-krotnie do \u03b5x,n = 0,285 mm*mrad (poziomy) i \u03b5y,n = 0,246 mm*mrad (pionowy).<\/p>\n<p>Warto zauwa\u017cy\u0107, \u017ce stopie\u0144 redukcji emittansu jest oko\u0142o dwukrotnie wi\u0119kszy ni\u017c stopie\u0144 skr\u00f3cenia czasu p\u0119ku, co jest miar\u0105 nieliniowo\u015bci dynamiki interakcji w czasie, gdy elektrony do\u015bwiadczaj\u0105 silnej ogniskacji i defokusacji pola magnetycznego podczas przyspieszania (<b>5b<\/b> i <b>5c<\/b>).<\/p>\n<p>Na obrazku <b>5b<\/b> wida\u0107, \u017ce elektrony wprowadzane w optymalnym czasie do\u015bwiadczaj\u0105 ca\u0142ego p\u00f3\u0142okresu przyspieszania pola elektrycznego. Natomiast elektrony, kt\u00f3re przybywaj\u0105 przed lub po optymalnym czasie, do\u015bwiadczaj\u0105 mniejszego przyspieszenia, a nawet cz\u0119\u015bciowego spowolnienia. W rezultacie takie elektrony otrzymuj\u0105 mniej energii, m\u00f3wi\u0105c w uproszczeniu.<\/p>\n<p>Podobna sytuacja wyst\u0119puje pod wp\u0142ywem pola magnetycznego. Elektrony wprowadzane w optymalnym czasie do\u015bwiadczaj\u0105 symetrycznej ilo\u015bci dodatnich i ujemnych p\u00f3l magnetycznych. Je\u015bli jednak wprowadzenie elektron\u00f3w mia\u0142o miejsce przed optymalnym czasem, to by\u0142o wi\u0119cej p\u00f3l dodatnich i mniej ujemnych. W przypadku wprowadzenia elektron\u00f3w p\u00f3\u017aniej ni\u017c w optymalnym czasie \u2014 mniej p\u00f3l dodatnich i wi\u0119cej ujemnych (<b>5c<\/b>). Takie odchylenia prowadz\u0105 do tego, \u017ce elektron mo\u017ce si\u0119 odchyli\u0107 w lewo, w prawo, w g\u00f3r\u0119 lub w d\u00f3\u0142 w zale\u017cno\u015bci od po\u0142o\u017cenia wzgl\u0119dem osi, co skutkuje zwi\u0119kszeniem poprzecznego p\u0119du, odpowiedzialnego za ogniskacj\u0119 lub defokusacj\u0119 wi\u0105zki.<\/p>\n<p>Aby dok\u0142adniej zapozna\u0107 si\u0119 z niuansami badania, polecam zajrze\u0107 do <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/www.osapublishing.org\/optica\/fulltext.cfm?uri=optica-6-7-872&amp;id=415315\">raportu naukowc\u00f3w<\/a><\/noindex> i <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/osapublishing.figshare.com\/articles\/3990773_pdf\/8231024\">materia\u0142\u00f3w dodatkowych<\/a><\/noindex> do niego.<\/p>\n<h3>Epilog<\/h3>\n<p>\nPodsumowuj\u0105c, wydajno\u015b\u0107 akceleratora b\u0119dzie ros\u0142a w przypadku skr\u00f3cenia czasu trwania p\u0119ku elektron\u00f3w. W tej pracy osi\u0105galny czas trwania p\u0119ku by\u0142 ograniczony geometri\u0105 instalacji. Jednak teoretycznie czas trwania p\u0119ku mo\u017ce wynosi\u0107 mniej ni\u017c 100 fs. <\/p>\n<p>Naukowcy zauwa\u017caj\u0105 r\u00f3wnie\u017c, \u017ce jako\u015b\u0107 p\u0119ku mo\u017cna dalej poprawi\u0107 poprzez zmniejszenie wysoko\u015bci warstw i zwi\u0119kszenie ich liczby. Jednak ta metoda nie jest wolna od problem\u00f3w, w szczeg\u00f3lno\u015bci zwi\u0119ksza z\u0142o\u017cono\u015b\u0107 produkcji urz\u0105dzenia.<\/p>\n<p>Ta praca jest wst\u0119pnym etapem bardziej obszernego i szczeg\u00f3\u0142owego badania miniaturnej wersji liniowego akceleratora. Mimo \u017ce przetestowana wersja ju\u017c osi\u0105ga doskona\u0142e wyniki, kt\u00f3re mo\u017cna s\u0142usznie nazwa\u0107 rekordowymi, przed nami wci\u0105\u017c wiele do zrobienia. <\/p>\n<p>Dzi\u0119kuj\u0119 za uwag\u0119, pozostawajcie ciekawi i \u017cycz\u0119 wszystkim udanego tygodnia roboczego, ch\u0142opaki! \ud83d\ude42<\/p>\n<p>Dzi\u0119kujemy, \u017ce z nami jeste\u015b. Czy podobaj\u0105 Ci si\u0119 nasze artyku\u0142y? Chcesz widzie\u0107 wi\u0119cej interesuj\u0105cych materia\u0142\u00f3w? Wspieraj nas sk\u0142adaj\u0105c zam\u00f3wienie lub polecaj\u0105c znajomym, <b>30% zni\u017cki dla u\u017cytkownik\u00f3w Habr na unikalny odpowiednik serwer\u00f3w entry-level, kt\u00f3ry zosta\u0142 stworzony przez nas dla Ciebie:<\/b> <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/company\/ua-hosting\/blog\/347386\/\">Ca\u0142a prawda o VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 rdzeni) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps od 20 dolar\u00f3w, czyli jak prawid\u0142owo podzieli\u0107 serwer?<\/a><\/noindex> (dost\u0119pne opcje z RAID1 i RAID10, do 24 rdzeni i do 40GB DDR4).<\/p>\n<p><b>Dell R730xd dwa razy ta\u0144szy?<\/b> Tylko u nas <b><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ua-hosting.company\/serversnl\">2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100TB od 199 dolar\u00f3w<\/a><\/noindex> w Holandii! <b>Dell R420 \u2014 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB \u2014 od 99 dolar\u00f3w!<\/b><\/b> Czytaj o tym <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/company\/ua-hosting\/blog\/329618\/\">Jak zbudowa\u0107 infrastruktur\u0119 klasy korporacyjnej z zastosowaniem serwer\u00f3w Dell R730xd E5-2650 v4 kosztuj\u0105cych 9000 euro za grosze?<\/a><\/noindex><br \/>\n<br \/>\u0179r\u00f3d\u0142o: <a content=\"nofollow\" rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/company\/ua-hosting\/blog\/460195\/\">habr.com<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"<p>\u041f\u0440\u0438\u0432\u044b\u0447\u043d\u044b\u0439 \u043d\u0430\u043c \u043f\u0440\u0438\u043d\u0446\u0438\u043f \u00ab\u0431\u043e\u043b\u044c\u0448\u0435 \u0437\u043d\u0430\u0447\u0438\u0442 \u043c\u043e\u0449\u043d\u0435\u0435\u00bb \u0443\u0436\u0435 \u0434\u0430\u0432\u043d\u043e \u0443\u0441\u0442\u043e\u044f\u043b\u0441\u044f \u0432 \u043c\u043d\u043e\u0433\u0438\u0445 \u043e\u0442\u0440\u0430\u0441\u043b\u044f\u0445 \u0436\u0438\u0437\u043d\u0438 \u043e\u0431\u0449\u0435\u0441\u0442\u0432\u0430, \u0432 \u0442\u043e\u043c \u0447\u0438\u0441\u043b\u0435 \u0432 \u043d\u0430\u0443\u043a\u0435 \u0438 \u0442\u0435\u0445\u043d\u043e\u043b\u043e\u0433\u0438\u044f\u0445. \u041e\u0434\u043d\u0430\u043a\u043e \u0432 \u0441\u043e\u0432\u0440\u0435\u043c\u0435\u043d\u043d\u044b\u0445 \u0440\u0435\u0430\u043b\u0438\u044f\u0445 \u0432\u0441\u0435 \u0447\u0430\u0449\u0435 \u0438 \u0447\u0430\u0449\u0435 \u0432\u0441\u0442\u0440\u0435\u0447\u0430\u0435\u0442\u0441\u044f \u043f\u0440\u0430\u043a\u0442\u0438\u0447\u0435\u0441\u043a\u0430\u044f \u0440\u0435\u0430\u043b\u0438\u0437\u0430\u0446\u0438\u044f \u043f\u043e\u0433\u043e\u0432\u043e\u0440\u043a\u0438 \u00ab\u043c\u0430\u043b, \u0434\u0430 \u0443\u0434\u0430\u043b\u00bb. \u042d\u0442\u043e \u043f\u0440\u043e\u044f\u0432\u043b\u044f\u0435\u0442\u0441\u044f \u043a\u0430\u043a \u0432 \u043a\u043e\u043c\u043f\u044c\u044e\u0442\u0435\u0440\u0430\u0445, \u043a\u043e\u0442\u043e\u0440\u044b\u0435 \u0440\u0430\u043d\u0435\u0435 \u0437\u0430\u043d\u0438\u043c\u0430\u043b\u0438 \u0446\u0435\u043b\u0443\u044e \u043a\u043e\u043c\u043d\u0430\u0442\u0443, \u0430 \u0441\u0435\u0439\u0447\u0430\u0441 \u043f\u043e\u043c\u0435\u0449\u0430\u044e\u0442\u0441\u044f \u0432 \u043b\u0430\u0434\u043e\u0448\u043a\u0435 \u0440\u0435\u0431\u0435\u043d\u043a\u0430, \u0442\u0430\u043a \u0438 \u0432 [&hellip;]<\/p>\n","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"author":1,"featured_media":27115,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[702],"tags":[],"class_list":["post-36248","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-news"],"aioseo_notices":[],"aioseo_head":"\n\t\t<!-- All in One SEO 5.0.1.1 - aioseo.com -->\n\t<meta name=\"description\" content=\"\u041f\u0440\u0438\u0432\u044b\u0447\u043d\u044b\u0439.\" \/>\n\t<meta name=\"robots\" content=\"max-image-preview:large\" \/>\n\t<meta name=\"author\" content=\"Yuri Gagarin\"\/>\n\t<link rel=\"canonical\" href=\"https:\/\/prohoster.info\/pl\/blog\/news\/mal-da-udal-miniatyurnyj-linejnyj-uskoritel-chastits-postavivshij-novyj-rekord\" \/>\n\t<meta name=\"generator\" content=\"All in One SEO (AIOSEO) 5.0.1.1\" \/>\n\t\t<meta property=\"og:locale\" content=\"pl_PL\" \/>\n\t\t<meta property=\"og:site_name\" content=\"ProHoster | \u041a\u0443\u043f\u0438\u0442\u044c \u043d\u0430\u0434\u0435\u0436\u043d\u044b\u0439 \u0445\u043e\u0441\u0442\u0438\u043d\u0433 \u0434\u043b\u044f \u0441\u0430\u0439\u0442\u043e\u0432 \u0441 \u0437\u0430\u0449\u0438\u0442\u043e\u0439 \u043e\u0442 DDoS, VPS VDS \u0441\u0435\u0440\u0432\u0435\u0440\u044b\" \/>\n\t\t<meta property=\"og:type\" content=\"article\" \/>\n\t\t<meta property=\"og:title\" content=\"\ud83e\udd47\u041c\u0430\u043b, \u0434\u0430 \u0443\u0434\u0430\u043b: \u043c\u0438\u043d\u0438\u0430\u0442\u044e\u0440\u043d\u044b\u0439 \u043b\u0438\u043d\u0435\u0439\u043d\u044b\u0439 \u0443\u0441\u043a\u043e\u0440\u0438\u0442\u0435\u043b\u044c \u0447\u0430\u0441\u0442\u0438\u0446, \u043f\u043e\u0441\u0442\u0430\u0432\u0438\u0432\u0448\u0438\u0439 \u043d\u043e\u0432\u044b\u0439 \u0440\u0435\u043a\u043e\u0440\u0434 | ProHoster\" \/>\n\t\t<meta property=\"og:description\" content=\"\u041f\u0440\u0438\u0432\u044b\u0447\u043d\u044b\u0439.\" \/>\n\t\t<meta property=\"og:url\" content=\"https:\/\/prohoster.info\/pl\/blog\/news\/mal-da-udal-miniatyurnyj-linejnyj-uskoritel-chastits-postavivshij-novyj-rekord\" \/>\n\t\t<meta property=\"og:image\" content=\"https:\/\/prohoster.info\/wp-content\/uploads\/2021\/11\/logo-350.jpg\" \/>\n\t\t<meta property=\"og:image:secure_url\" content=\"https:\/\/prohoster.info\/wp-content\/uploads\/2021\/11\/logo-350.jpg\" \/>\n\t\t<meta property=\"og:image:width\" content=\"350\" \/>\n\t\t<meta property=\"og:image:height\" content=\"350\" \/>\n\t\t<meta property=\"article:published_time\" content=\"2019-10-31T19:10:29+00:00\" \/>\n\t\t<meta property=\"article:modified_time\" content=\"2019-10-31T19:10:29+00:00\" \/>\n\t\t<meta property=\"article:publisher\" content=\"https:\/\/www.facebook.com\/prohoster\" \/>\n\t\t<meta property=\"article:author\" content=\"https:\/\/www.facebook.com\/prohoster\" \/>\n\t\t<!-- All in One SEO -->\n\n","aioseo_head_json":{"title":"\ud83e\udd47Ma\u0142y, ale pot\u0119\u017cny: miniaturny akcelerator cz\u0105stek, kt\u00f3ry ustanowi\u0142 nowy rekord | ProHoster","description":"Zwyczajny.","canonical_url":"https:\/\/prohoster.info\/pl\/blog\/news\/mal-da-udal-miniatyurnyj-linejnyj-uskoritel-chastits-postavivshij-novyj-rekord","robots":"max-image-preview:large","keywords":"","webmasterTools":{"miscellaneous":""},"schema":null,"og:locale":"pl_PL","og:site_name":"ProHoster | \u041a\u0443\u043f\u0438\u0442\u044c \u043d\u0430\u0434\u0435\u0436\u043d\u044b\u0439 \u0445\u043e\u0441\u0442\u0438\u043d\u0433 \u0434\u043b\u044f \u0441\u0430\u0439\u0442\u043e\u0432 \u0441 \u0437\u0430\u0449\u0438\u0442\u043e\u0439 \u043e\u0442 DDoS, VPS VDS \u0441\u0435\u0440\u0432\u0435\u0440\u044b","og:type":"article","og:title":"\ud83e\udd47\u041c\u0430\u043b, \u0434\u0430 \u0443\u0434\u0430\u043b: \u043c\u0438\u043d\u0438\u0430\u0442\u044e\u0440\u043d\u044b\u0439 \u043b\u0438\u043d\u0435\u0439\u043d\u044b\u0439 \u0443\u0441\u043a\u043e\u0440\u0438\u0442\u0435\u043b\u044c \u0447\u0430\u0441\u0442\u0438\u0446, \u043f\u043e\u0441\u0442\u0430\u0432\u0438\u0432\u0448\u0438\u0439 \u043d\u043e\u0432\u044b\u0439 \u0440\u0435\u043a\u043e\u0440\u0434 | ProHoster","og:description":"\u041f\u0440\u0438\u0432\u044b\u0447\u043d\u044b\u0439.","og:url":"https:\/\/prohoster.info\/pl\/blog\/news\/mal-da-udal-miniatyurnyj-linejnyj-uskoritel-chastits-postavivshij-novyj-rekord","og:image":"https:\/\/prohoster.info\/wp-content\/uploads\/2021\/11\/logo-350.jpg","og:image:secure_url":"https:\/\/prohoster.info\/wp-content\/uploads\/2021\/11\/logo-350.jpg","og:image:width":350,"og:image:height":350,"article:published_time":"2019-10-31T19:10:29+00:00","article:modified_time":"2019-10-31T19:10:29+00:00","article:publisher":"https:\/\/www.facebook.com\/prohoster","article:author":"https:\/\/www.facebook.com\/prohoster"},"aioseo_meta_data":{"post_id":"36248","title":null,"description":null,"keywords":null,"keyphrases":null,"primary_term":null,"canonical_url":null,"og_title":null,"og_description":null,"og_object_type":"default","og_image_type":"default","og_image_url":null,"og_image_width":null,"og_image_height":null,"og_image_custom_url":null,"og_image_custom_fields":null,"og_video":null,"og_custom_url":null,"og_article_section":null,"og_article_tags":null,"twitter_use_og":false,"twitter_card":"default","twitter_image_type":"default","twitter_image_url":null,"twitter_image_custom_url":null,"twitter_image_custom_fields":null,"twitter_title":null,"twitter_description":null,"schema":{"blockGraphs":[],"customGraphs":[],"default":{"data":{"Article":[],"Course":[],"Dataset":[],"FAQPage":[],"Movie":[],"Person":[],"Product":[],"ProductReview":[],"Car":[],"Recipe":[],"Service":[],"SoftwareApplication":[],"WebPage":[]},"graphName":"","isEnabled":true},"graphs":[]},"schema_type":null,"schema_type_options":null,"pillar_content":false,"robots_default":true,"robots_noindex":false,"robots_noarchive":false,"robots_nosnippet":false,"robots_nofollow":false,"robots_noimageindex":false,"robots_noodp":false,"robots_notranslate":false,"robots_max_snippet":null,"robots_max_videopreview":null,"robots_max_imagepreview":"large","priority":null,"frequency":null,"local_seo":null,"seo_analyzer_scan_date":"2026-01-22 02:33:19","breadcrumb_settings":null,"limit_modified_date":false,"reviewed_by":null,"ai":null,"created":"2021-03-01 01:48:26","updated":"2026-01-22 02:33:19","focus_keyword":null,"additional_keywords":null,"truseo_locale":null},"gt_translate_keys":[{"key":"link","format":"url"}],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/prohoster.info\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/36248","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/prohoster.info\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/prohoster.info\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/prohoster.info\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/prohoster.info\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=36248"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/prohoster.info\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/36248\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/prohoster.info\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/media\/27115"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/prohoster.info\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=36248"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/prohoster.info\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=36248"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/prohoster.info\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=36248"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}