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激光驱动电磁脉冲的“自探测”‘yabo888vip网页登录’

发布时间:2022-04-13 丨 浏览次数:

本文摘要:仅有光方案构建粒子加快以其在大幅度削减加速器规模和成本方面所具备的潜在优势,在过去二十年中更有了众多注目。

仅有光方案构建粒子加快以其在大幅度削减加速器规模和成本方面所具备的潜在优势,在过去二十年中更有了众多注目。激光产生的等离子体可以保持十分低的加快梯度,由此可以构建带电粒子的有效地加快。

尤其是近年来利用尾波场技术构建电子加快早已获得最重要进展,其所产生的粒子束品质与传统加速器产生的几乎可互为相提并论。目前实验上也在积极开展激光驱动离子加快方面的希望,这主要是通过所谓鞘场加快机制来构建的:鞘场中的电势梯度使得从激光电离辐射的箔片表面升空的离子被加快。

利用这一机制产生的离子束具备一些独有的性质,但是其在能谱、能散以及收敛角方面也不存在一些局限性,这些相当严重妨碍了它们的实际应用于。在2016年公开发表的一篇文章[Nat.Commun.,7,10792(2016)]中,SatyaKar等人通过在箔片后表面可选线圈装置,在实验上构建了由激光驱动的、从箔片靶出射的离子的更进一步加快。线圈不但需要提升离子的能量,同时也可在一个较宽的能量区间内构建离子的光束。

另外,通过依序化学键线圈和靶,可以建构具备束流动态光束和能量自由选择性功能的级联加速器。该文作者之一、英国贝尔法斯特女王大学的SatyaKar博士指出,“这一进展对于建构下一代超强灵活、低成本的粒子加速器奠下了基础,为先进设备加速器技术小型化获取了助力”。

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实验中,线圈主要是通过引领非同电磁脉冲沿其螺旋路径方向传输来工作,而激光驱动离子则沿线圈轴方向行进。电磁脉冲产生的电场的径向分量的强度不足以将质子束缚在线圈轴附近,同时电场的横向分量不会加快制导离子。

正如上述论文中所报导的,原理检验实验使用高校实验室规模的激光器,之后构建了出射质子的有效地后加快,加快效率为500MeV/m,远高于传统加速器技术所能构建的。这一方案的顺利相当大程度上依赖对电磁脉冲及其沿线圈传播的解读。在公开发表于HighPowerLaserScienceandEngineering2017年第1期的一篇论文中,来自英国贝尔法斯特女王大学和德国杜塞尔多夫大学的研究人员使用一种自观测技术方案,利用激光驱动质子分别从纵向和横向两个方面原位研究了电磁脉冲在螺旋线圈中的传播。研究人员通过纵向观测模式,对沿螺旋线圈传输的电磁脉冲的时域产于展开了密切相关。

实验结果表明,其特征与此前在平面几何情形测量的结果类似于,如图1右图。另一方面,线圈的横向观测阐述了电磁脉冲的非同特性对质子束产生的影响,即,电磁脉冲产生的场会使得质子束流的收敛度增大,这一效应具备能量依赖性。通过减少线圈长度,探讨场在更长的时间内发挥作用,由此可以构建质子束的高度探讨。这些结果有助解读螺旋线圈靶选择性制导离子的内在机制,同时对于该技术的更进一步发展也大有裨益。

图片说明:电磁脉冲沿螺旋线圈传输的质子纵向观测。(a)实验设置示意图;(b)靶和线圈的正面图;(c)(d)利用能量为5.5MeV和3.0MeV的质子束获得的螺旋线圈的影像。


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