เล็กแต่หนา: เครื่องเร่งอนุภาคเชิงเส้นขนาดเล็กที่สร้างสถิติใหม่

หลักการที่คุ้นเคยของ “ยิ่งมากก็ยิ่งมีพลังมากขึ้น” ได้รับการกำหนดมานานแล้วในหลายภาคส่วนของสังคม รวมถึงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี อย่างไรก็ตาม ในความเป็นจริงสมัยใหม่ การใช้คำว่า "เล็ก แต่ยิ่งใหญ่" ในทางปฏิบัติกำลังกลายเป็นเรื่องปกติมากขึ้นเรื่อยๆ สิ่งนี้แสดงให้เห็นทั้งในคอมพิวเตอร์ซึ่งก่อนหน้านี้ใช้พื้นที่ทั้งห้อง แต่ตอนนี้พอดีกับฝ่ามือของเด็กและในเครื่องเร่งอนุภาคที่มีประจุ ใช่ จำ Large Hadron Collider (LHC) ได้ไหม ซึ่งมีขนาดที่น่าประทับใจ (ความยาว 26 ม.) ระบุอยู่ในชื่อตามตัวอักษร นักวิทยาศาสตร์จาก DESY กล่าวว่านี่เป็นอดีตไปแล้วซึ่งได้พัฒนาเครื่องเร่งความเร็วรุ่นจิ๋วซึ่งไม่ได้ด้อยกว่าในด้านประสิทธิภาพเมื่อเทียบกับรุ่นก่อนขนาดเต็ม นอกจากนี้ เครื่องเร่งความเร็วขนาดเล็กยังสร้างสถิติโลกใหม่ในหมู่เครื่องเร่งความเร็วแบบเฮิร์ตซ์ ซึ่งเพิ่มพลังงานของอิเล็กตรอนที่ฝังอยู่เป็นสองเท่า เครื่องเร่งความเร็วขนาดเล็กได้รับการพัฒนาอย่างไร หลักการพื้นฐานของการทำงานของมันคืออะไร และการทดลองเชิงปฏิบัติแสดงให้เห็นอะไรบ้าง? รายงานของกลุ่มวิจัยจะช่วยให้เราทราบเรื่องนี้ ไป.

พื้นฐานการวิจัย

ตามที่ Dongfang Zhang และเพื่อนร่วมงานของเขาที่ DESY (German Electron Synchrotron) ผู้พัฒนาเครื่องเร่งอนุภาคขนาดเล็ก แหล่งกำเนิดอิเล็กตรอนที่เร็วมากมีบทบาทสำคัญในชีวิตของสังคมยุคใหม่ หลายอย่างปรากฏในการแพทย์ การพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดของเครื่องเร่งความเร็วเชิงเส้นในปัจจุบันที่ใช้ออสซิลเลเตอร์ความถี่วิทยุคือต้นทุนที่สูง โครงสร้างพื้นฐานที่ซับซ้อน และการใช้พลังงานที่น่าประทับใจ และข้อบกพร่องดังกล่าวจะจำกัดความพร้อมใช้งานของเทคโนโลยีดังกล่าวให้กับผู้ใช้ในวงกว้างขึ้นอย่างมาก

ปัญหาที่ชัดเจนเหล่านี้เป็นแรงจูงใจที่ดีในการพัฒนาอุปกรณ์ที่มีขนาดและการใช้พลังงานไม่ทำให้เกิดความหวาดกลัว

ในบรรดาความแปลกใหม่ในอุตสาหกรรมนี้คือเครื่องเร่งความเร็วแบบเทอร์เฮิร์ตซ์ ซึ่งมี "คุณประโยชน์" หลายประการ:

• คาดว่าคลื่นสั้นและพัลส์สั้นของรังสีเทราเฮิร์ตซ์จะเพิ่มเกณฑ์อย่างมีนัยสำคัญ ชำรุด*เกิดจากสนามซึ่งจะเพิ่มความเร่งไล่ระดับ

ไฟฟ้าขัดข้อง* - ความแรงของกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าวิกฤต

• การมีอยู่ของวิธีการที่มีประสิทธิภาพในการสร้างรังสีเทอร์เฮิร์ตซ์สนามสูงช่วยให้เกิดการซิงโครไนซ์ภายในระหว่างอิเล็กตรอนและสนามกระตุ้น
• วิธีการแบบคลาสสิกสามารถใช้ในการสร้างอุปกรณ์ดังกล่าวได้ แต่ต้นทุน เวลาในการผลิต และขนาดจะลดลงอย่างมาก

นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเครื่องเร่งอนุภาคเทอร์เฮิร์ตซ์ขนาดมิลลิเมตรเป็นการประนีประนอมระหว่างเครื่องเร่งความเร็วทั่วไปที่มีอยู่ในปัจจุบันกับเครื่องเร่งความเร็วระดับไมโครที่กำลังพัฒนา แต่มีข้อเสียหลายประการเนื่องจากขนาดที่เล็กมาก

นักวิจัยไม่ปฏิเสธว่าเทคโนโลยีเร่งความเร็วเทราเฮิร์ตซ์ได้รับการพัฒนามาระยะหนึ่งแล้ว อย่างไรก็ตาม ในความเห็นของพวกเขา ยังมีอีกหลายแง่มุมในด้านนี้ที่ยังไม่ได้รับการศึกษา ทดสอบ หรือนำไปปฏิบัติ

ในงานของพวกเขา ซึ่งเรากำลังพิจารณาในวันนี้ นักวิทยาศาสตร์แสดงให้เห็นถึงความสามารถของ STEAM (เครื่องเร่งและตัวจัดการอิเล็กตรอนแบบเทราเฮิร์ตซ์แบบแบ่งส่วน) - เครื่องเร่งและตัวจัดการอิเล็กตรอนแบบเทราเฮิร์ตซ์แบบแบ่งส่วน STEAM ทำให้สามารถลดความยาวของลำอิเล็กตรอนให้เหลือระยะเวลาต่ำกว่าพิโควินาทีได้ ดังนั้นจึงให้การควบคุมเฟมโตวินาทีเหนือเฟสความเร่ง

มีความเป็นไปได้ที่จะบรรลุสนามความเร่งที่ 200 MV/m (MV - เมกะโวลต์) ซึ่งทำให้มีความเร่งเป็นเฮิร์ตซ์เป็นประวัติการณ์ที่ > 70 keV (กิโลอิเล็กตรอนโวลต์) จากลำอิเล็กตรอนที่ฝังอยู่ด้วยพลังงาน 55 keV ด้วยวิธีนี้จะได้อิเล็กตรอนที่มีความเร่งสูงถึง 125 keV

โครงสร้างอุปกรณ์และการใช้งาน

ภาพที่ 1: แผนภาพของอุปกรณ์ที่กำลังศึกษา

รูปภาพหมายเลข 1-2: a - แผนภาพของโครงสร้างแบ่งส่วน 5 ชั้นที่พัฒนาแล้ว b - อัตราส่วนของการเร่งความเร็วที่คำนวณได้และทิศทางของการแพร่กระจายของอิเล็กตรอน

คานอิเล็กตรอน (55 keV) ถูกสร้างขึ้นจาก ปืนอิเล็กตรอน* และถูกนำเข้าไปใน terahertz STEAM-buncher (เครื่องอัดลำแสง) หลังจากนั้นจึงผ่านเข้าไปใน STEAM-linac (ตัวเร่งเชิงเส้น*).

ปืนอิเล็กตรอน* — อุปกรณ์สำหรับสร้างลำแสงอิเล็กตรอนที่มีการกำหนดค่าและพลังงานที่ต้องการ

ตัวเร่งเชิงเส้น* - เครื่องเร่งซึ่งอนุภาคมีประจุผ่านโครงสร้างเพียงครั้งเดียว ซึ่งทำให้เครื่องเร่งเชิงเส้นแตกต่างจากเครื่องเร่งแบบไซคลิก (เช่น LHC)

อุปกรณ์ STEAM ทั้งสองได้รับพัลส์เทราเฮิร์ตซ์จากเลเซอร์อินฟราเรดใกล้ (NIR) ตัวเดียว ซึ่งจะยิงโฟโตแคโทดของปืนอิเล็กตรอนด้วย ส่งผลให้เกิดการซิงโครไนซ์ภายในระหว่างอิเล็กตรอนและสนามเร่ง พัลส์อัลตราไวโอเลตสำหรับการปล่อยแสงที่โฟโตแคโทดจะถูกสร้างขึ้นผ่านสองขั้นตอนติดต่อกัน จีวีจี* ความยาวคลื่นพื้นฐานของแสงอินฟราเรดใกล้ กระบวนการนี้จะแปลงพัลส์เลเซอร์ 1020 นาโนเมตรเป็น 510 นาโนเมตรก่อน แล้วจึงแปลงเป็น 255 นาโนเมตร

จีวีจี* (การสร้างฮาร์มอนิกที่สองด้วยแสง) เป็นกระบวนการรวมโฟตอนที่มีความถี่เดียวกันระหว่างอันตรกิริยากับวัสดุที่ไม่เป็นเชิงเส้น ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของโฟตอนใหม่ที่มีพลังงานและความถี่เพิ่มขึ้นสองเท่า รวมถึงความยาวคลื่นครึ่งหนึ่ง

ลำแสงเลเซอร์ NIR ที่เหลือจะถูกแบ่งออกเป็น 4 ลำแสง ซึ่งใช้เพื่อสร้างพัลส์เทราเฮิร์ตซ์รอบเดียว XNUMX จังหวะโดยสร้างความแตกต่างของความถี่ภายในพัลส์

จากนั้นพัลส์เทราเฮิร์ตซ์ทั้งสองจะถูกส่งไปยังอุปกรณ์ STEAM แต่ละตัวผ่านโครงสร้างแตรแบบสมมาตรที่ส่งพลังงานเทระเฮิร์ตซ์ไปยังบริเวณปฏิสัมพันธ์ข้ามทิศทางของการแพร่กระจายของอิเล็กตรอน

เมื่ออิเล็กตรอนเข้าไปในอุปกรณ์ STEAM แต่ละตัว พวกมันจะสัมผัสกับส่วนประกอบทางไฟฟ้าและแม่เหล็ก กองกำลังลอเรนซ์*.

ลอเรนซ์ ฟอร์ซ* - แรงที่สนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระทำต่ออนุภาคที่มีประจุ

ในกรณีนี้ สนามไฟฟ้ามีหน้าที่รับผิดชอบในการเร่งความเร็วและการชะลอตัว และสนามแม่เหล็กทำให้เกิดการโก่งตัวด้านข้าง

รูปภาพ #2

ตามที่เราเห็นในภาพ 2a и 2b, ภายในอุปกรณ์ STEAM แต่ละตัว คานเทระเฮิร์ตซ์จะถูกแบ่งตามขวางด้วยแผ่นโลหะบางๆ ออกเป็นหลายชั้นซึ่งมีความหนาต่างกันออกไป โดยแต่ละชั้นจะทำหน้าที่เป็นท่อนำคลื่น โดยถ่ายโอนส่วนหนึ่งของพลังงานทั้งหมดไปยังบริเวณปฏิสัมพันธ์ นอกจากนี้ยังมีแผ่นอิเล็กทริกในแต่ละชั้นเพื่อประสานเวลามาถึงของเทราเฮิร์ตซ์ หน้าคลื่น* กับด้านหน้าของอิเล็กตรอน

เวฟฟรอนต์* - พื้นผิวที่คลื่นไปถึง

อุปกรณ์ STEAM ทั้งสองทำงานในโหมดไฟฟ้า กล่าวคือ ในลักษณะที่ทำให้เกิดสนามไฟฟ้าและระงับสนามแม่เหล็กที่ศูนย์กลางของพื้นที่โต้ตอบ

ในอุปกรณ์ชิ้นแรก อิเล็กตรอนจะถูกกำหนดเวลาให้ผ่านไป การข้ามเป็นศูนย์* สนามเทราเฮิร์ตซ์ โดยที่การไล่ระดับเวลาของสนามไฟฟ้าจะถูกขยายให้ใหญ่สุด และสนามเฉลี่ยจะถูกย่อให้เล็กสุด

การข้ามเป็นศูนย์* - จุดที่ไม่มีการตึงเครียด

โครงสร้างนี้ทำให้หางของลำแสงอิเล็กตรอนมีความเร่ง และส่วนหัวของลำแสงลดลง ส่งผลให้เกิดการโฟกัสตามยาวแบบขีปนาวุธ (2a и 2s).

ในอุปกรณ์ที่สอง การซิงโครไนซ์ของอิเล็กตรอนและรังสีเทราเฮิร์ตซ์ถูกตั้งค่าเพื่อให้ลำแสงอิเล็กตรอนประสบกับวงจรลบของสนามไฟฟ้าเทราเฮิร์ตซ์เท่านั้น การกำหนดค่านี้ส่งผลให้เกิดความเร่งต่อเนื่องสุทธิ (2b и 2d).

เลเซอร์ NIR เป็นระบบ Yb:YLF ที่ให้ความเย็นด้วยความเย็นจัด ซึ่งสร้างพัลส์แสงที่มีระยะเวลา 1.2 ps และพลังงาน 50 mJ ที่ความยาวคลื่น 1020 นาโนเมตร และอัตราการทำซ้ำ 10 Hz และพัลส์เทราเฮิร์ตซ์ที่มีความถี่กลาง 0.29 เทราเฮิร์ตซ์ (ระยะเวลา 3.44 ps) ถูกสร้างขึ้นโดยวิธีพัลส์ด้านหน้าแบบเอียง

ในการจ่ายพลังงานให้กับ STEAM-buncher (เครื่องอัดลำแสง) ใช้พลังงานเทราเฮิร์ตซ์เพียง 2 x 50 nJ และ STEAM-linac (เครื่องเร่งความเร็วเชิงเส้น) ต้องใช้ 2 x 15 mJ

เส้นผ่านศูนย์กลางของรูทางเข้าและทางออกของอุปกรณ์ STEAM ทั้งสองคือ 120 ไมครอน

เครื่องอัดลำแสงได้รับการออกแบบให้มีความสูงเท่ากันสามชั้น (0 มม.) ซึ่งติดตั้งแผ่นซิลิกาหลอมรวม (ϵr = 225) ที่มีความยาว 4.41 และ 0.42 มม. เพื่อควบคุมจังหวะเวลา ความสูงที่เท่ากันของชั้นคอมเพรสเซอร์สะท้อนถึงความจริงที่ว่าไม่มีการเร่งความเร็ว (2s).

แต่ในตัวเร่งเชิงเส้นความสูงจะแตกต่างกันอยู่แล้ว - 0.225, 0.225 และ 0.250 มม. (+ แผ่นควอตซ์หลอมรวม 0.42 และ 0.84 มม.) การเพิ่มขึ้นของความสูงของชั้นอธิบายถึงการเพิ่มขึ้นของความเร็วของอิเล็กตรอนในระหว่างการเร่งความเร็ว

นักวิทยาศาสตร์ทราบว่าจำนวนเลเยอร์มีหน้าที่โดยตรงต่อการทำงานของอุปกรณ์ทั้งสองเครื่อง ตัวอย่างเช่น การบรรลุอัตราการเร่งความเร็วที่สูงขึ้น จะต้องมีเลเยอร์มากขึ้นและการกำหนดค่าความสูงที่แตกต่างกันเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการโต้ตอบ

ผลการทดลองภาคปฏิบัติ

ประการแรก นักวิจัยเตือนว่าในเครื่องเร่งความถี่วิทยุแบบเดิม ผลกระทบของขอบเขตเวลาของลำอิเล็กตรอนที่ฝังอยู่ต่อคุณสมบัติของลำแสงเร่งนั้นเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของสนามไฟฟ้าที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนที่แตกต่างกันภายในลำแสงที่มาถึง ในเวลาที่แตกต่างกัน ดังนั้นจึงสามารถคาดหวังได้ว่าสนามที่มีการไล่ระดับสีสูงกว่าและคานที่มีระยะเวลานานกว่าจะนำไปสู่การแพร่กระจายของพลังงานที่มากขึ้น ลำแสงที่ฉีดเข้าไปที่มีระยะเวลายาวนานสามารถนำไปสู่ค่าที่สูงกว่าได้เช่นกัน การปล่อยก๊าซเรือนกระจก*.

การปล่อยก๊าซเรือนกระจก* — พื้นที่เฟสถูกครอบครองโดยลำแสงเร่งของอนุภาคที่มีประจุ

ในกรณีของเครื่องเร่งความเร็วเทราเฮิร์ตซ์ คาบของสนามกระตุ้นจะสั้นลงประมาณ 200 เท่า เพราะฉะนั้น, ความเครียด* ฟิลด์ที่รองรับจะสูงกว่า 10 เท่า

ความแรงของสนามไฟฟ้า* - ตัวบ่งชี้ของสนามไฟฟ้า เท่ากับอัตราส่วนของแรงที่ใช้กับประจุจุดที่หยุดนิ่งซึ่งวาง ณ จุดที่กำหนดในสนามต่อขนาดของประจุนี้

ดังนั้น ในเครื่องเร่งแบบเทราเฮิร์ตซ์ การไล่ระดับของสนามแม่เหล็กที่อิเล็กตรอนประสบอาจมีขนาดที่สูงกว่าในอุปกรณ์ทั่วไปหลายระดับ มาตราส่วนเวลาที่สังเกตความโค้งของสนามแม่เหล็กได้จะเล็กลงอย่างมาก จากนี้ไประยะเวลาของลำอิเล็กตรอนที่นำเข้าจะมีผลที่เด่นชัดยิ่งขึ้น

นักวิทยาศาสตร์ตัดสินใจทดสอบทฤษฎีเหล่านี้ในทางปฏิบัติ ในการทำเช่นนี้ พวกเขาได้แนะนำลำอิเล็กตรอนที่มีระยะเวลาต่างกัน ซึ่งควบคุมโดยการบีบอัดโดยใช้อุปกรณ์ STEAM ตัวแรก (STEAM-buncher)

รูปภาพ #3

ในกรณีที่คอมเพรสเซอร์ไม่ได้เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ ลำแสงอิเล็กตรอน (55 keV) ที่มีประจุ ∼1 fC (เฟมโตคูลอมบ์) จะผ่านไปประมาณ 300 มม. จากปืนอิเล็กตรอนไปยังอุปกรณ์เร่งความเร็วเชิงเส้น (STEAM-linac) อิเล็กตรอนเหล่านี้สามารถขยายตัวได้ภายใต้อิทธิพลของแรงประจุในอวกาศจนถึงระยะเวลามากกว่า 1000 fs (เฟมโตวินาที)

ในช่วงเวลานี้ ลำอิเล็กตรอนครอบครองประมาณ 60% ของความยาวคลื่นครึ่งหนึ่งของสนามเร่งที่ความถี่ 1,7 ps ส่งผลให้เกิดสเปกตรัมพลังงานหลังการเร่งความเร็วโดยมีจุดสูงสุดที่ 115 keV และความกว้างครึ่งหนึ่งของการกระจายพลังงาน มากกว่า 60 keV (3a).

เพื่อเปรียบเทียบผลลัพธ์เหล่านี้กับผลลัพธ์ที่คาดไว้ สถานการณ์การแพร่กระจายของอิเล็กตรอนผ่านเครื่องเร่งเชิงเส้นถูกจำลองขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนไม่ซิงก์กับ (นั่นคือ ไม่ซิงค์กับ) เวลาในการฉีดที่เหมาะสมที่สุด การคำนวณสถานการณ์นี้แสดงให้เห็นว่าการเพิ่มขึ้นของพลังงานอิเล็กตรอนนั้นขึ้นอยู่กับโมเมนต์ของการฉีดอย่างมาก จนถึงระดับเวลาต่ำกว่าพิโควินาที (3b). นั่นคือ ด้วยการตั้งค่าที่เหมาะสมที่สุด อิเล็กตรอนจะพบกับความเร่งการแผ่รังสีเทราเฮิร์ตซ์ครึ่งรอบเต็มในแต่ละชั้น (3s).

หากอิเล็กตรอนมาถึงในเวลาต่างกัน ความเร่งในชั้นแรกจะน้อยลง ซึ่งทำให้ใช้เวลาในการเดินทางผ่านนานขึ้น การดีซิงโครไนซ์จะเพิ่มขึ้นในเลเยอร์ต่อไปนี้ ทำให้เกิดการชะลอตัวที่ไม่พึงประสงค์ (3d).

เพื่อลดผลกระทบด้านลบจากการขยายลำแสงอิเล็กตรอนให้เหลือน้อยที่สุด อุปกรณ์ STEAM ตัวแรกจะทำงานในโหมดการบีบอัด ระยะเวลาลำอิเล็กตรอนที่ linac ได้รับการปรับให้เหมาะสมเป็นอย่างน้อย ~ 350 fs (ความกว้างครึ่งหนึ่ง) โดยการปรับพลังงานเทราเฮิร์ตซ์ที่จ่ายให้กับคอมเพรสเซอร์และเปลี่ยน linac เป็นโหมดฟัก (4b).

รูปภาพ #4

ระยะเวลาลำแสงต่ำสุดถูกกำหนดไว้ตามระยะเวลาของพัลส์ UV โฟโตแคโทด ซึ่งอยู่ที่ ~600 fs ระยะห่างระหว่างคอมเพรสเซอร์และแถบก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน ซึ่งจำกัดความเร็วของแรงที่หนาขึ้น การวัดเหล่านี้ร่วมกันช่วยให้เกิดความแม่นยำระดับเฟมโตวินาทีในเฟสการฉีดของเฟสเร่งความเร็ว

บนภาพ 4a จะเห็นได้ว่าการกระจายพลังงานของลำแสงอิเล็กตรอนที่ถูกบีบอัดหลังจากการเร่งความเร็วที่เหมาะสมที่สุดในเครื่องเร่งเชิงเส้นจะลดลง ~ 4 เท่าเมื่อเทียบกับลำอิเล็กตรอนที่ไม่มีการบีบอัด เนื่องจากการเร่งความเร็ว สเปกตรัมพลังงานของลำแสงที่ถูกบีบอัดจึงเลื่อนไปทางพลังงานที่สูงกว่า ตรงกันข้ามกับลำแสงที่ไม่มีการบีบอัด จุดสูงสุดของสเปกตรัมพลังงานหลังจากการเร่งความเร็วคือประมาณ 115 keV และส่วนท้ายของพลังงานสูงจะอยู่ที่ประมาณ 125 keV

ตัวเลขเหล่านี้ตามคำกล่าวที่เรียบง่ายของนักวิทยาศาสตร์เป็นสถิติการเร่งความเร็วใหม่ (ก่อนการเร่งความเร็วคือ 70 keV) ในช่วงเทราเฮิร์ตซ์

แต่เพื่อลดการกระจายพลังงาน (4a) จะต้องได้ลำแสงที่สั้นกว่านี้อีก

รูปภาพ #5

ในกรณีของลำแสงที่ไม่มีการบีบอัด การพึ่งพาพาราโบลาของขนาดลำแสงบนกระแสเผยให้เห็นการเปล่งแสงตามขวางในทิศทางแนวนอนและแนวตั้ง: εx,n = 1.703 mm*mrad และ εy,n = 1.491 mm*mrad (5a).

ในทางกลับกันการบีบอัดได้ปรับปรุงการเปล่งแสงตามขวาง 6 เท่าเป็น εx, n = 0,285 mm*mrad (แนวนอน) และ εy, n = 0,246 mm*mrad (แนวตั้ง)

เป็นที่น่าสังเกตว่าระดับการลดการเปล่งแสงนั้นใหญ่เป็นประมาณสองเท่าของระดับการลดระยะเวลาของลำแสง ซึ่งเป็นการวัดความไม่เชิงเส้นของไดนามิกปฏิสัมพันธ์กับเวลาที่อิเล็กตรอนสัมผัสกับการโฟกัสที่รุนแรงและการพร่ามัวของสนามแม่เหล็กในระหว่างการเร่งความเร็ว (5b и 5s).

บนภาพ 5b จะเห็นได้ว่าอิเล็กตรอนที่ถูกปล่อยออกมาในเวลาที่เหมาะสมจะพบกับความเร่งของสนามไฟฟ้าทั้งครึ่งรอบ แต่อิเล็กตรอนที่มาถึงก่อนหรือหลังเวลาที่เหมาะสมที่สุดจะมีการเร่งความเร็วน้อยลงและแม้กระทั่งการชะลอตัวบางส่วนด้วยซ้ำ อิเล็กตรอนชนิดนี้จะมีพลังงานน้อยลงนั่นเอง

สถานการณ์ที่คล้ายกันนี้เกิดขึ้นเมื่อสัมผัสกับสนามแม่เหล็ก อิเล็กตรอนที่ถูกฉีดในเวลาที่เหมาะสมที่สุดจะมีปริมาณสนามแม่เหล็กบวกและลบเท่ากัน หากการนำอิเล็กตรอนเกิดขึ้นก่อนเวลาที่เหมาะสม แสดงว่าสนามบวกมีมากขึ้นและสนามลบมีน้อยลง หากอิเล็กตรอนถูกป้อนช้ากว่าเวลาที่เหมาะสม จะมีค่าบวกน้อยลงและเป็นลบมากขึ้น (5s). และการเบี่ยงเบนดังกล่าวนำไปสู่ความจริงที่ว่าอิเล็กตรอนสามารถเบี่ยงเบนไปทางซ้าย ขวา ขึ้นหรือลงได้ ขึ้นอยู่กับตำแหน่งที่สัมพันธ์กับแกน ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของโมเมนตัมตามขวางที่สอดคล้องกับการโฟกัสหรือการพร่ามัวของลำแสง

สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับความแตกต่างของการศึกษาฉันขอแนะนำให้ดู รายงานของนักวิทยาศาสตร์ и วัสดุเพิ่มเติม ให้เขา.

ถ้อยคำส

โดยสรุป ประสิทธิภาพการเร่งความเร็วจะเพิ่มขึ้นหากระยะเวลาของลำอิเล็กตรอนลดลง ในงานนี้ ระยะเวลาลำแสงที่ทำได้ถูกจำกัดด้วยรูปทรงของการติดตั้ง แต่ตามทฤษฎีแล้ว ระยะเวลาของลำแสงอาจน้อยกว่า 100 fs

นักวิทยาศาสตร์ยังทราบด้วยว่าคุณภาพของลำแสงสามารถปรับปรุงเพิ่มเติมได้โดยการลดความสูงของชั้นและเพิ่มจำนวน อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้ก็ไม่ใช่ปัญหา โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเพิ่มความซับซ้อนในการผลิตอุปกรณ์

งานนี้เป็นขั้นเริ่มต้นของการศึกษาเครื่องเร่งเชิงเส้นรุ่นจิ๋วที่กว้างขวางและมีรายละเอียดมากขึ้น แม้ว่าเวอร์ชันทดสอบจะแสดงผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยมอยู่แล้ว ซึ่งอาจเรียกได้ว่าทำลายสถิติ แต่ก็ยังมีงานที่ต้องทำอีกมาก

ขอบคุณสำหรับความสนใจ อยากรู้อยากเห็นและมีสัปดาห์ที่ดีทุกคน! 🙂

ขอบคุณที่อยู่กับเรา คุณชอบบทความของเราหรือไม่? ต้องการดูเนื้อหาที่น่าสนใจเพิ่มเติมหรือไม่ สนับสนุนเราโดยการสั่งซื้อหรือแนะนำให้เพื่อน ส่วนลด 30% สำหรับผู้ใช้ Habr ในอะนาล็อกที่ไม่ซ้ำใครของเซิร์ฟเวอร์ระดับเริ่มต้น ซึ่งเราคิดค้นขึ้นเพื่อคุณ: ความจริงทั้งหมดเกี่ยวกับ VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps จาก $20 หรือจะแชร์เซิร์ฟเวอร์ได้อย่างไร (ใช้ได้กับ RAID1 และ RAID10 สูงสุด 24 คอร์ และสูงสุด 40GB DDR4)

Dell R730xd ถูกกว่า 2 เท่า? ที่นี่ที่เดียวเท่านั้น 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 ทีวีจาก $199 ในเนเธอร์แลนด์! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - จาก $99! อ่านเกี่ยวกับ วิธีสร้างบริษัทโครงสร้างพื้นฐาน ระดับด้วยการใช้เซิร์ฟเวอร์ Dell R730xd E5-2650 v4 มูลค่า 9000 ยูโรต่อเพนนี?

ที่มา: will.com