電子加速器是不可或缺的研究工具; 然而，即使這些最小版本的超級顯微鏡也可以是足球場般大小。 如果能創(chuàng)建穩(wěn)定可靠的電子束，激光加速器可以縮小一些。
據(jù)赫爾姆霍茲中心德累斯頓 - 羅森多夫（HZDR）的研究人員稱，將這些加速器縮放至納庫侖范圍可能會產(chǎn)生數(shù)百千安普峰值電流，并刺激下一代涵蓋高場太赫茲、高亮度x射線和γ的輻射源 射線源、緊密的自由電子激光器和實驗室尺寸的光束驅(qū)動等離子體加速器。 然而，產(chǎn)生這種電流的加速器在波束加載狀態(tài)下工作，其中加速電場被注入的束的自場強烈修改，這可能會使關鍵光束參數(shù)惡化。
在所謂的靶室中，高性能激光DRACO的光脈沖擊中氣體噴射。 目的是在短于鉛筆寬度的距離上將電子幾乎加速到光速。 圖片由HZDR / F。Bierstedt提供。
研究員Jurjen Pieter Couperus說：“這些較高的電流產(chǎn)生足夠強的電自場，以疊加和干擾激光驅(qū)動的波，從而扭曲波束。捆綁被拉伸，沒有正確加速。 因此電子具有不同的能量和質(zhì)量水平。"
為了對多個正在進行的實驗都有用，每個波束必須具有相同的參數(shù)。
“電子必須在正確的時間出現(xiàn)在正確的地方，”Couperus說。
研究人員證實，如果采用適當?shù)目刂品绞?，可以使用束流負載效應來提高加速器的性能。 自截斷電離注入能夠在單能峰內(nèi)加載大約0.5納侖的電荷。
隨著能量達到平衡，研究人員表明，加速器可以在理論上預測的最佳載荷條件下運行，并且最終的能量分散可以最小化。
“在我們的實驗中，我們發(fā)現(xiàn)負載約為300 picocoulomb的時候條件是理想的。“ 研究人員Arie Irman表示，“如果我們向波浪添加更多或更少的電子，則會導致更廣泛的能量分散，這會損害光束質(zhì)量。”
根據(jù)團隊的計算，在理想條件下的實驗將產(chǎn)生約50千安的峰值電流。
“更簡單來說，大約只有0.6千安流過德國高鐵的架空線路。”Couperus說道。
Couperus對他們團隊打破自己的記錄很有信心，他說：“把我們的研究結(jié)果和激光脈沖運用在我們的高強度激光DRACO可以達到的佩塔瓦范圍內(nèi)，我們應該能夠生成峰值電流為150千安的高質(zhì)量電流束，這將超過現(xiàn)代大型研究加速器大約兩個數(shù)量級”。
研究人員認為，這樣的成就將為下一代緊湊型輻射源鋪平前方的道路。
翻譯/Nick
Source: www.photonics.com
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