د "ډیر ډیر پیاوړی" پیژندل شوی اصل د ساینس او ټیکنالوژۍ په ګډون د ټولنې په ډیری سکتورونو کې له اوږدې مودې راهیسې رامینځته شوی. په هرصورت، په عصري واقعیتونو کې، د "کوچني، مګر ځواکمن" وینا عملي تطبیق ورځ تر بلې عام کیږي. دا دواړه په کمپیوټرونو کې څرګندیږي ، کوم چې دمخه یې ټوله خونه نیولې وه ، مګر اوس د ماشوم په لاس کې او د چارج شوي ذرات سرعت کونکي کې فټ کیږي. هو، د لوی هاډرون کولیډر (LHC) په یاد ولرئ، چې د هغه اغیزمن ابعاد (26 متر اوږدوالی) په لفظي توګه په نوم کې ښودل شوي؟ نو ، دا دمخه د DESY ساینس پوهانو په وینا د تیرو شیانو خبره ده ، چا چې د سرعت کونکي کوچنۍ نسخه رامینځته کړې ، کوم چې د بشپړ اندازې مخکیني فعالیت کې ټیټ ندی. سربیره پردې، کوچني سرعت کونکي حتی د terahertz سرعت کونکو ترمنځ یو نوی نړیوال ریکارډ جوړ کړ، د سرایت شوي الکترون انرژي دوه چنده کوي. کوچني سرعت کوونکی څنګه رامینځته شوی، د هغې د عملیاتو اساسي اصول څه دي، او عملي تجربې څه ښودل شوي؟ د څیړنې ډلې راپور به موږ سره په دې اړه په موندلو کې مرسته وکړي. لاړ شه.
د مطالعې اساس
د DESY (جرمن الیکټرون سنکروټرون) کې د ډونګ فانګ ژانګ او د هغه د همکارانو په وینا ، چا چې کوچني سرعت رامینځته کړی ، د الټرا فاسټ بریښنایی سرچینې د عصري ټولنې په ژوند کې خورا په زړه پوري مهم رول لوبوي. ډیری یې په طب، برقیاتو پراختیا او ساینسي څیړنو کې ښکاري. د اوسني خطي سرعت کونکي سره ترټولو لویه ستونزه د راډیو فریکوینسي اوسیلیټرونو کارولو سره د دوی لوړ لګښت ، پیچلي زیربنا ، او د بریښنا اغیزمن مصرف دی. او دا ډول نیمګړتیاوې د کاروونکو پراخه لړۍ ته د دې ډول ټیکنالوژیو شتون خورا محدودوي.
دا روښانه ستونزې د وسیلو رامینځته کولو لپاره عالي هڅونه ده چې اندازه او د بریښنا مصرف به د وحشت لامل نشي.
پدې صنعت کې د نسبي نوښتونو په مینځ کې د terahertz سرعت کونکي دي ، کوم چې یو شمیر "ګټې" لري:
- تمه کیږي چې لنډې څپې او د terahertz وړانګو لنډ نبض به د پام وړ حد ته وده ورکړي د ماشین یا د ګاډي ناڅاپه خرابېدل*، د ساحې له امله رامینځته شوی ، کوم چې به د سرعت درجه لوړه کړي؛
د بریښنا خرابوالی* - په اوسني ځواک کې ګړندی زیاتوالی کله چې د مهم څخه پورته ولټاژ پلي کیږي.
- د لوړ فیلډ terahertz وړانګو تولید لپاره د مؤثره میتودونو شتون د الکترونونو او د جوش ساحو ترمینځ داخلي ترکیب ته اجازه ورکوي؛
- د دې ډول وسایلو جوړولو لپاره کلاسیک میتودونه کارول کیدی شي، مګر د دوی لګښت، د تولید وخت او اندازه به خورا کم شي.
ساینس پوهان په دې باور دي چې د دوی د ملی متر پیمانه terahertz سرعت کونکي د دودیزو سرعت کونکو ترمنځ جوړجاړی دی چې اوس مهال شتون لري او مایکرو سرعت کونکي چې د پراختیا په حال کې دي، مګر د دوی خورا کوچني ابعادو له امله ډیری زیانونه لري.
څیړونکي دا نه ردوي چې د terahertz سرعت ټیکنالوژي د یو څه وخت لپاره د پراختیا په حال کې ده. خو د دوی په اند په دې برخه کې لا هم ډېر داسې اړخونه شته چې نه دي څېړل شوي، نه ازمویل شوي او نه هم عملي شوي دي.
د دوی په کار کې، کوم چې موږ نن ورځ په پام کې نیسو، ساینس پوهان د STEAM وړتیاوې څرګندوي (طبقه بندي terahertz الکترون سرعت کوونکی او سمبالونکی) - یو قطع شوی terahertz الکترون سرعت کوونکی او مینیپلیټر. STEAM دا ممکنه کوي چې د الکترون بیم اوږدوالی د فرعي پیکوسیکنډ دورې ته راټیټ کړي، په دې توګه د سرعت مرحله کې د فیمټوسیکنډ کنټرول چمتو کوي.
دا ممکنه وه چې د 200 MV/m (MV - megavolt) سرعت ساحه ترلاسه کړئ، کوم چې د 70 keV انرژی سره د ایمبیډ شوي الیکترون بیم څخه> 55 keV (kiloelectronvolt) د ریکارډ terahertz سرعت سره مخ کیږي. په دې توګه، تر 125 keV پورې ګړندي الکترونونه ترلاسه شول.
د وسایلو جوړښت او تطبیق
د انځور نمبر 1: د مطالعې لاندې وسیله ډیاګرام.
د انځور شمیره 1-2: a - د پراختیا شوي 5 - پرتونو قطع شوي جوړښت ډیاګرام، b - د محاسبې سرعت او د الکترون د تکثیر سمت تناسب.
د الکترون بیم (55 keV) څخه تولیدیږي الکترون ټوپک* او د terahertz STEAM-buncher (بیم کمپرسور) ته معرفي شوي، وروسته له هغه چې دوی سټیم-لینیک ته تیریږي (خطي سرعت کوونکی*).
الکترون ټوپک* - د اړتیا وړ ترتیب او انرژي د بریښنایی بیم تولید لپاره وسیله.
خطي سرعت کوونکی* - یو سرعت کونکی په کوم کې چې چارج شوي ذرات یوازې یو ځل د جوړښت څخه تیریږي، کوم چې یو خطي سرعت کوونکی له سایکلیک څخه توپیر کوي (د مثال په توګه، LHC).
د STEAM دواړه وسیلې د یو واحد نږدې انفراریډ (NIR) لیزر څخه د terahertz نبض ترلاسه کوي ، کوم چې د الکترون ټوپک فوټوکاتوډ هم سوځوي ، چې په پایله کې د بریښنایی او ګړندي ساحو ترمینځ داخلي همغږي کیږي. په فوتوکاتوډ کې د فوتو اخراج لپاره الټرا وایلیټ نبضونه د دوه پرله پسې مرحلو له لارې تولید کیږي GVG* د نږدې انفراریډ رڼا بنسټیز طول موج. دا پروسه د 1020 nm لیزر نبض لومړی 510 nm او بیا 255 nm ته بدلوي.
GVG* (نظری دوهم هارمونیک نسل) د غیر خطي موادو سره د تعامل په جریان کې د ورته فریکونسۍ فوټونونو ترکیب کولو پروسه ده ، کوم چې د دوه چنده انرژي او فریکونسۍ سره د نوي فوټونونو رامینځته کیدو لامل کیږي ، په بیله بیا د طول موج نیمایي.
د NIR لیزر بیم پاتې برخه په 4 بیمونو ویشل شوې ، کوم چې د انټرا پلس فریکونسۍ توپیرونو رامینځته کولو سره د څلور واحد سایکل terahertz نبضونو رامینځته کولو لپاره کارول کیږي.
د terahertz دوه نبضونه بیا د STEAM وسیلې ته د سینګ سینګ جوړښتونو له لارې سپارل کیږي چې د terahertz انرژي د الکترون د تکثیر په لور د متقابل عمل سیمې ته لارښود کوي.
کله چې برقیان د سټیم هر وسیله ته ننوځي، دوی د بریښنا او مقناطیسي برخو سره مخ کیږي لورینټز ځواکونه*.
لورینټز ځواک* - هغه ځواک چې د بریښنایی مقناطیسي ساحه په چارج شوي ذره عمل کوي.
په دې حالت کې، بریښنایی ساحه د سرعت او کمښت مسولیت لري، او مقناطیسي ساحه د اړخ انعطاف لامل کیږي.
انځور #2
لکه څنګه چې موږ په عکسونو کې ګورو 2 и 2b، د هر سټیم وسیلې دننه ، د terahertz بیمونه د پتلي فلزي شیټونو په واسطه د مختلف ضخامت په څو پرتونو ویشل شوي ، چې هر یو یې د څپې لارښود په توګه کار کوي ، د ټولې انرژي یوه برخه د تعامل سیمې ته لیږدوي. په هر پرت کې ډایالټریک پلیټونه هم شتون لري ترڅو د تیرایټز د رارسیدو وخت همغږي کړي د څپې مخ* د برقیانو په مخ کې.
د څپې مخ* - هغه سطحه چې څپې ته رسیدلي وي.
د STEAM دواړه وسیلې په بریښنایی حالت کې کار کوي ، دا په داسې ډول چې بریښنایی ساحه مسلط کړي او د متقابل عمل ساحې په مرکز کې مقناطیسي ساحه فشاروي.
په لومړي وسیله کې، برقیان د تیرولو لپاره وخت نیسي صفر کراس * د terahertz ساحه، چیرې چې د بریښنایی ساحې وخت تدریجي اعظمي کیږي او اوسط ساحه کمه شوې ده.
صفر کراس * - داسې نقطه چې هیڅ فشار شتون نلري.
دا ترتیب د دې لامل کیږي چې د الکترون بیم لکۍ ګړندۍ شي او د هغې سر ګړندی شي ، په پایله کې د بالیسټیک اوږدوالي تمرکز (2 и 2s).
په دویمه وسیله کې، د الکترون او terahertz وړانګو ترکیب ترتیب شوی ترڅو د الکترون بیم یوازې د terahertz بریښنایی ساحې منفي دورې تجربه کړي. دا ترتیب د خالص دوامداره سرعت پایله ده (2b и 2d).
د NIR لیزر د کریوجنیک ډول یخ شوي Yb:YLF سیسټم سره ورته دی، کوم چې د 1.2 ps دوره او 50 mJ انرژي د 1020 nm طول موج او د 10 Hz د تکرار کچه کې نظری نبض تولیدوي. او د terahertz نبض د مرکزي فریکونسۍ 0.29 terahertz (د 3.44 ps موده) سره د مخکینۍ نبض میتود لخوا رامینځته کیږي.
د سټیم بنچر (بیم کمپرسور) بریښنا کولو لپاره یوازې 2 x 50 nJ terahertz انرژي کارول شوې ، او STEAM-linac (لینیر سرعت کونکي) 2 x 15 mJ ته اړتیا لري.
د دواړو STEAM وسیلو د داخلیدو او وتلو سوراخونو قطر 120 مایکرون دی.
د بیم کمپرسور د مساوي لوړوالي (0 ملي میتر) درې پرتونو سره ډیزاین شوی ، کوم چې د وخت کنټرول کولو لپاره د 225 او 4.41 ملي میتر اوږدوالي د فیوز شوي سیلیکا پلیټونو (ϵr = 0.42) سره سمبال شوي. د کمپرسور پرتونو مساوي لوړوالی دا حقیقت منعکس کوي چې هیڅ سرعت شتون نلري (2s).
مګر په خطي سرعت کونکي کې لوړوالی دمخه توپیر لري - 0.225، 0.225 او 0.250 ملي میتر (+ فیوز شوي کوارټز پلیټونه 0.42 او 0.84 ملي میتر). د پرت د لوړوالی زیاتوالی د سرعت په جریان کې د الکترون سرعت زیاتوالی تشریح کوي.
ساینس پوهان یادونه کوي چې د پرتونو شمیر په مستقیم ډول د هر دوه وسیلو د فعالیت لپاره مسؤل دی. د ګړندۍ لوړې کچې لاسته راوړل ، د مثال په توګه ، د متقابل عمل غوره کولو لپاره به ډیرو پرتونو او مختلف لوړوالي تشکیلاتو ته اړتیا ولري.
د عملي تجربو پایلې
لومړی، څیړونکي یادونه کوي چې په دودیز راډیو فریکوینسي سرعت کونکو کې، د ګړندۍ بیم په ملکیتونو باندې د سرایت شوي بریښنایی بیم د لنډمهاله حد اغیز د بریښنایی ساحې د بدلون له امله دی چې د بیم دننه د مختلف الکترونونو متقابل عمل په جریان کې تجربه کیږي. په مختلفو وختونو کې. په دې توګه، دا تمه کیدی شي چې د لوړې درجې سره ساحې او د اوږدې مودې سره بیمونه به د لوی انرژي خپریدو لامل شي. د اوږدې مودې انجکشن شوي بیمونه هم کولی شي د لوړو ارزښتونو لامل شي اخراج*.
اخراج* - د پړاو ځای د چارج شوي ذراتو ګړندي بیم لخوا نیول شوی.
د terahertz سرعت کونکي په حالت کې، د جوش ساحه موده نږدې 200 ځله لنډه ده. له همدې امله، فشار* ملاتړ شوی ساحه به 10 ځله لوړه وي.
د بریښنایی ساحې ځواک * - د بریښنایی ساحې شاخص، د ځواک د تناسب سره مساوي چې د سټیشنري پوائنټ چارج باندې پلي کیږي چې په ساحه کې په یوه ټاکل شوي نقطه کې د دې چارج شدت ته ځای په ځای شوي.
په دې توګه، په terahertz سرعت کونکي کې، د الیکټرون لخوا تجربه شوي ساحې ګراډینټونه کیدای شي د دودیز وسیلې په پرتله د شدت څو ترتیبونه وي. د وخت اندازه چې په هغه کې د ساحې منحل د پام وړ وي د پام وړ کوچنی وي. دا له دې څخه تعقیب کیږي چې د معرفي شوي بریښنایی بیم موده به ډیر څرګند تاثیر ولري.
ساینس پوهانو پریکړه وکړه چې دا تیوري په عمل کې ازموي. د دې کولو لپاره، دوی د مختلفو دورو الکترون بیمونه معرفي کړل، کوم چې د لومړي سټیم وسیله (STEAM-buncher) په کارولو سره د کمپریشن لخوا کنټرول شوي.
انځور #3
په هغه حالت کې چې کمپرسور د بریښنا سرچینې سره وصل نه و، د 55 fC (femtocoulomb) چارج سره د الکترون بیمونه (1 keV) د الیکترون ټوپک څخه د لینیر سرعت کونکي وسیلې (STEAM-linac) ته نږدې 300 ملي میتره تیریږي. دا الکترون کولی شي د فضا چارج ځواکونو تر اغیز لاندې د 1000 fs (femtoseconds) څخه ډیر وخت ته پراختیا ورکړي.
په دې موده کې، الکترون بیم د 60 ps په فریکونسۍ کې د ګړندۍ ساحې نیمه طول موج شاوخوا 1,7٪ نیولی و، چې په پایله کې د ګړندۍ وروسته د انرژي سپیکٹرم د 115 کیوواټ لوړوالی او د انرژی د توزیع نیم چوکۍ سره. له 60 کیو واټ څخه ډیر (3).
د دې پایلو سره پرتله کولو لپاره چې تمه کیده ، د خطي سرعت کونکي له لارې د بریښنایی تکثیر وضعیت سمول شوی و کله چې الیکټران د مطلوب انجیکشن وخت سره همغږي نه وو (یعنې د ترکیب څخه بهر). د دې وضعیت محاسبې وښودله چې د الکترون انرژي زیاتوالی د انجیکشن په شیبه کې خورا ډیر تړاو لري ، د فرعي سکس ثانیې وخت پیمانه پورې (3b). دا دی، د غوره ترتیب سره، الکترون به په هر پرت کې د terahertz وړانګو سرعت بشپړ نیمه دوره تجربه کړي (3s).
که الکترونونه په مختلفو وختونو کې راشي، دوی په لومړي پرت کې لږ سرعت تجربه کوي، کوم چې دوی د هغې له لارې سفر کولو لپاره ډیر وخت نیسي. بیا همغږي کول په لاندې پرتونو کې زیاتیږي، چې د ناغوښتل شوي سستیدو لامل کیږي (3d).
د الکترون بیم د لنډمهاله غزولو منفي اغیزې کمولو لپاره، لومړی STEAM وسیله د کمپریشن حالت کې کار کوي. په لینک کې د الکترون بیم موده لږ تر لږه ~ 350 fs (نیم پلن) ته مطلوبه وه چې کمپرسور ته چمتو شوي terahertz انرژي په ټون کولو او د لینیک د هچ حالت ته بدلولو سره (4b).
انځور #4
د بیم لږترلږه موده د فوتوکاتوډ UV نبض د مودې سره سم ټاکل شوې وه چې ~ 600 fs وه. د کمپرسور او پټې تر مینځ فاصله هم یو مهم رول لوبولی، کوم چې د ضخامت ځواک سرعت محدود کړی. په ګډه، دا اقدامات د سرعت مرحلې د انجیکشن مرحله کې د فیمټوسیکنډ دقیقیت وړوي.
په انځور کې 4 دا لیدل کیدی شي چې په خطي سرعت کې د مطلوب سرعت وروسته د کمپرس شوي الکترون بیم انرژي خپریدل د غیر کمپریس شوي په پرتله ~ 4 ځله کمیږي. د سرعت له امله، د کمپریس شوي بیم د انرژی طیف د لوړ انرژی په لور لیږدول کیږي، د غیر کمپریس شوي بیم په مقابل کې. د سرعت څخه وروسته د انرژي سپیکٹرم لوړوالی شاوخوا 115 keV دی ، او د لوړې انرژي پای شاوخوا 125 keV ته رسي.
دا ارقام، د ساینس پوهانو د معمولي بیان سره سم، د تیراهرتز رینج کې د سرعت نوی ریکارډ دی (د سرعت څخه مخکې دا 70 keV وو).
مګر د انرژۍ د خپریدو کمولو لپاره (4)، یو حتی لنډ بیم باید ترلاسه شي.
انځور #5
د یو غیر کمپریس شوي معرفي شوي بیم په حالت کې، په اوسني باندې د بیم اندازې پارابولیک انحصار په افقی او عمودی لارښوونو کې د ټرانسورس اخراج څرګندوي: εx,n = 1.703 mm*mrad او εy,n = 1.491 mm*mrad (5).
کمپریشن، په بدل کې، د ټرانسورس اخراج 6 ځله εx,n = 0,285 mm*mrad (افقي) او εy,n = 0,246 mm*mrad (عمودي) ته وده ورکړه.
د یادولو وړ ده چې د اخراج کمولو کچه د بیم دورې کمولو درجې نږدې دوه چنده لویه ده، کوم چې د وخت سره د متقابل عمل متحرکاتو غیر خطي اندازه ده کله چې الکترون د ګړندۍ پرمهال د مقناطیسي ساحې قوي تمرکز او ډیفوکس کولو تجربه کوي (5b и 5s).
په انځور کې 5b دا لیدل کیدی شي چې په مناسب وخت کې معرفي شوي برقیان د بریښنایی ساحې سرعت ټوله نیمه دوره تجربه کوي. مګر هغه الکترونونه چې د مناسب وخت څخه مخکې یا وروسته راځي د لږ سرعت او حتی یو څه کمښت تجربه کوي. دا ډول الکترونونه د لږې انرژۍ سره پای ته رسیږي، تقریبا خبرې کول.
ورته حالت لیدل کیږي کله چې د مقناطیسي ساحې سره مخ کیږي. په مناسب وخت کې انجیکشن شوي الیکترونونه د مثبت او منفي مقناطیسي ساحو متناسب مقدار تجربه کوي. که چیرې د برقیانو معرفي د مناسب وخت څخه مخکې واقع شوې وي، نو ډیر مثبت ساحې او لږ منفي ساحې وې. که الکترون د مناسب وخت څخه وروسته معرفي شي، لږ مثبت او ډیر منفي به وي (5s). او دا ډول انحراف د دې حقیقت لامل کیږي چې الکترون کولی شي کیڼ، ښي، پورته یا ښکته خوا ته انحراف وکړي، د محور په پرتله د هغې موقعیت پورې اړه لري، کوم چې د بیم د تمرکز یا ډیفوکس کولو سره په مطابقت کې د انتقالي حرکت د زیاتوالي لامل کیږي.
د مطالعې د باریکیو په اړه د لا زیاتو مفصلو پوهیدو لپاره ، زه وړاندیز کوم چې یو نظر وګورم и ورته
اییلیلوم
په لنډیز کې، د سرعت فعالیت به ډیر شي که چیرې د الکترون بیم موده کمه شي. په دې کار کې، د ترلاسه کولو وړ بیم موده د نصب کولو جیومیټري لخوا محدوده وه. مګر، په تیوري کې، د بیم موده کولی شي د 100 fs څخه کم ته ورسیږي.
ساینس پوهان دا هم یادونه کوي چې د بیم کیفیت د پرتونو لوړوالی کمولو او د دوی شمیر زیاتولو سره نور هم ښه کیدی شي. په هرصورت، دا طریقه د ستونزو پرته نه ده، په ځانګړې توګه د وسیلې د جوړولو پیچلتیا زیاتوي.
دا کار د خطي سرعت د کوچنۍ نسخې د یوې پراخې او مفصلې مطالعې لومړنۍ مرحله ده. د دې حقیقت سره سره چې ازمول شوې نسخه لا دمخه عالي پایلې ښیې ، کوم چې په سمه توګه د ریکارډ ماتولو په نوم یادیږي ، لاهم ډیر کار کولو ته پاتې دی.
د لوستلو لپاره مننه ، لیواله اوسئ او ښه اونۍ ولرئ هلکانو! 🙂
له موږ سره د پاتې کیدو لپاره مننه. ایا تاسو زموږ مقالې خوښوي؟ غواړئ نور په زړه پورې مینځپانګه وګورئ؟ د امر په ورکولو یا ملګرو ته وړاندیز کولو سره زموږ ملاتړ وکړئ ، د ننوتلو کچې سرورونو ځانګړي انلاګ کې د هابر کاروونکو لپاره 30٪ تخفیف ، کوم چې زموږ لخوا ستاسو لپاره اختراع شوی و: (د RAID1 او RAID10 سره شتون لري، تر 24 کور پورې او تر 40GB DDR4 پورې).
Dell R730xd 2 ځله ارزانه؟ یوازې دلته په هالنډ کې! ډیل R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - له $ 99 څخه! په اړه ولولئ
سرچینه: www.habr.com