Um die Qualität des Elektronenstrahls zu verbessern, schaukelte der Lasererhitzer entlang des Pfades des Infrarot-Laserstrahls hin und her. Durch das Aushöhlen des Balkens stellte das Team fest, dass sie eine höhere Qualität und stabilere Strahlen erzeugen konnten.
Neue Forschungen zeigen, dass, wenn ein Elektronenstrahl in der Mitte eines Ringlaserstrahls verstärkt wird, der Elektronenstrahl mit einer höheren Qualität aufgewickelt werden kann und einen helleren Röntgenstrahl erzeugt.
Eine Gruppe von Wissenschaftlern schlug einen Weg vor, um den Elektronenstrahl zu verbessern und einen helleren Röntgenstrahl zu erzeugen: setzen Sie einen Ring darauf. Das Team bestand aus Forschern des SLAC National Accelerator Laboratory und der Stanford University des Department of Energy und veröffentlichte ihre Ergebnisse Anfang des Monats im Physics Review Letter.
Auf dem Linearbeschleuniger coherent light source (LCLS) und anderen Röntgen-Freien Elektronenlasern komprimieren und beschleunigen Wissenschaftler den Elektronenstrahl in der Nähe der Lichtgeschwindigkeit und schwingen sie dann durch eine Reihe von Magneten hin und her, um Röntgenstrahlen zu erzeugen. Diese Röntgenstrahlen werden dann verwendet, um biologische, chemische und materielle Proben zu untersuchen, so dass Wissenschaftler hochauflösende Bilder davon erstellen können, wie sich ihre molekularen Strukturen bewegen.
Die Forscher fanden heraus, dass diese Elektronenstrahlen, wenn sie lang und glatt sind (wie American Football), die stabilsten sind, hellere Röntgenstrahlen mit gleichmäßigeren Wellenlängen erzeugen können und Bilder mit höherer Auflösung liefern können. Aber weil SLAC-Wissenschaftler und Hauptforscher Sergio Carbajo sagt, dass, weil Elektronen sich gegenseitig abstoßen, wenn sie in einem Vakuum erzeugt werden, der Strahl schließlich kürzer und unvorhersehbar wird, wie "deflate" Fußball von Spitzen bedeckt ist. "
"Fußball-Erweiterung"
Um dieses Problem zu lösen, verwendeten die Wissenschaftler ein Gerät namens Laserheizung, eine Technologie, die von den Co-Autoren Huang Zhirong Huang und Daniel Ratner auf SLAC langfristig erforscht wurde. Der Lasererhitzer schüttelt den Elektronenstrahl entlang des Pfades des Infrarot-Laserstrahls hin und her, so dass Wissenschaftler längere und besser geformte Strahlen machen können. Carbajo sagte, dass dieser Prozess Energie in den Strahl einspritzt, "so früh wie möglich ein Chaos einführt, um zu verhindern, dass die Produktionslinie weiter chaos."
Er sagte: "Unsere Idee ist, dass, wenn wir nichts tun, um die Spitzen des Fußballs anzuschwellen und zu glätten, und dann senden Sie es auf den linearen Beschleuniger, die Unvollkommenheiten werden verstärkt und die Strahlqualität wird sich verschlechtern"," sagt er. Wenn wir jedoch das Elektron 'heizen' und seine Energieverteilung am Anfang ändern, können wir seine Form anpassen, um seine Masse zu verbessern, wenn es das Ende des Beschleunigers erreicht."
"Donut Laser"
In dieser neuen Studie verbesserte das Forscherteam das Gerät, indem es den Laserstrahl in einen ringförmigen "Doughnut-Laser" aushöhlte. Diese neue Elektronenformungstechnologie kann die Ungleichmäßigkeit verbessern und einen stabileren Strahl erzeugen, da sie die Elektronen je nachdem, wie nah die Elektronen am Zentrum des Rings sind, unterschiedlich erschüttern wird. Das Endergebnis ist ein perfekt geformter Fußball, der für das Fliegen in jedem subatomaren Super Bowl geeignet ist.
"Diese Technologie verbessert die Gesamtqualität des Elektronenstrahls", sagte Carbajo. "Es bietet eine präzise Kontrolle der Form des Elektronenstrahls, so dass es eine bahnbrechende Bedeutung bei der Steigerung der Leistung von wissenschaftlichen Instrumenten hat, die auf den Elektronenstrahl angewiesen sind (wie Speicherringe, Linearbeschleuniger und Lichtquellen).