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紧凑型加速器技术实现重大能源里程碑

本站发布时间:2023-12-16 14:55:21

粒子加速器在导电应用、医学和治疗以及材料、能源和医学研究方面具有巨大的潜力但传统的加速器需要足够的工作空间——公里——这使墨西哥付出了代价,并限制了它在大量国家实验室和大学的存在

来自德克萨斯大学奥斯汀分校、几个国家实验室、欧洲大学和德克萨斯大学的研究人员已经证明了一种长度小于20米的具有影响力的粒子加速器,可以产生高达100亿电子伏特(10GeV)的电子束目前只有两个加速器在U中工作s它可以达到如此高的电能,但两者都长约3公里

“我们无法在10厘米内达到这些能量,”Taus系统的物理卫星和CEOo的联合创始人Jorn“Manuel”Hegelich说,他指的是产生光束的腔室的大小这两位科学家在最近的一篇论文中描述了他们在MatterandRadiationatExtremes杂志上取得的成就

Hegeli和Histeam目前正在研究他们的加速器,称为先进尾场激光加速器,用于各种目的他们测试了空间有界电子扫描如何承受和辐射,以成像新的半导体芯片设计的三维结构,并开发出新的癌症治疗和先进的医学成像技术

这种加速器也可以用于驱动另一种称为无X射线电子激光器的设备,该设备可以在tomicormolecularscale上缓慢移动过程这一过程的例子包括与细胞的药物相互作用减弱、可能导致其着火的侧壁物质的变化、侧壁板中的化学反应以及感染细胞时病毒蛋白聚集在一起

1979年首次提出了真空场激光加速器的概念一种极为强大的高能气体,会使一小部分气体受热,并产生一种由高能电子束产生的电子在过去的几十年里,各种研究小组开发了更强大的版本黑格尔的主要优势在于纳米粒子一种辅助性的sers在ascell内形成一个金属板,该金属板注入一股金属纳米粒子流,将能量从波浪中传递给电子

激光像冲浪者一样穿过缝隙,留下一个尾迹,然后电子释放出这种等离子体波

Hegelichsaid说:“它很难在没有动力的情况下进入大波浪,所以滑水者会被喷气式滑雪拖下水。”“在我们的加速器中,JetSki的等价物是一个物体,它可以在正确的时间和正确的时间释放电子,这样我们就可以把电子放在波浪中。我们可以把所有的电子都放在我们想要的波浪中,无论何时何地,而不是统计地分布在整个波浪的相互作用中,这是我们自己的决定。”

在实验中,研究人员发现了世界上最强大的脉冲激光器,TexasPetawatt激光器,它位于UT,每小时发射一次强度很高的光脉冲只要激光脉冲的持续时间是美国安装电源的1000倍s但仅持续150飞秒,低于持续显著放电的能力该团队的长期目标是用他们目前正在开发的激光驱动他们的系统,这种激光适合模拟,每秒可以重复发射数千次,使整个加速器更加紧凑,可以在比传统加速器更宽的范围内使用

这项研究的作者是康斯坦丁·阿尼库莱西,与Heinrich Heine大学的研究人员相对应ü;德国塞尔多夫;和Thanhha,博士研究和研究TAU系统其他U结果成员是ToddDitmir和MichaelDowner的所有者

Hegeli和Aniculaeseih提交了一份应用程序,描述了生成无文章的设备和方法TAUSystems是Hegelich实验室的创始人,拥有该大学的一项基础专利独家许可根据协议,UT已在TAUS系统中发行股份

对该研究的支持由美国提供s美国空军科学研究办公室s美国能源部k工程和物理科学研究委员会和欧洲联盟的地平线2020研究和创新计划


来源:

Materials provided by
University of Texas at Austin.
注明: Content may be edited for style and length.


参考:

  1. Constantin Aniculaesei, Thanh Ha, Samuel Yoffe, Lance Labun, Stephen Milton, Edward McCary, Michael M. Spinks, Hernan J. Quevedo, Ou Z. Labun, Ritwik Sain, Andrea Hannasch, Rafal Zgadzaj, Isabella Pagano, Jose A. Franco-Altamirano, Martin L. Ringuette, Erhart Gaul, Scott V. Luedtke, Ganesh Tiwari, Bernhard Ersfeld, Enrico Brunetti, Hartmut Ruhl, Todd Ditmire, Sandra Bruce, Michael E. Donovan, Michael C. Downer, Dino A. Jaroszynski, Bjorn Manuel Hegelich.
    The acceleration of a high-charge electron bunch to 10 GeV in a 10-cm nanoparticle-assisted wakefield accelerator. Matter and Radiation at Extremes, 2024; 9 (1) DOI: 10.1063/5.0161687

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