شتاب لیزر - ویک فیلد

معرفی

شتاب شتاب لیزری - بیدار (LWFA) روشی برای تولید پرتوهای الکترون پرانرژی با استفاده از ساختار میدان شتاب دهنده تولید شده در پی انتشار لیزر پالس فوق العاده کوتاه با قدرت بالا و از طریق پلاسمای کم تراکم است. در طول شتاب میدان ، دسته ای از الکترون بر روی موج الکتریکی تولید شده توسط فشار نور یک پالس شدید لیزر "گشت و گذار" می کند.   این موج باعث ایجاد یک میدان الکتریکی طولی قوی می شود که با راننده نسبی گرایی در فاز باقی می ماند و باعث می شود الکترون های نسبی گرایانه انرژی قابل توجهی را از میدان شتاب دهنده در فواصل طولانی بدست آورند. به دلیل عدم وجود حد تجزیه در شتاب دهنده پلاسما ، شیبهای شتاب دهنده 1000 برابر قوی تر از تولید شده در منابع معمولی می توانند تولید شوند و تولید پرتوهای الکترونی با انرژی بالا به صورت آزمایشی 3،4،5،6،7 ، 8،9 بعلاوه ، در یک رژیم کاملاً غیرخطی ، الکترونها در نواحی متمرکز قوی میدان بیدار دچار نوسانات بترون می شوند و منبع درخشانی از اشعه ایکس با اندازه منبع به اندازه یک میکرومتر 10،11،12 منتشر می کنند. نشان داده شده است که پرتوهای اشعه ایکس Betatron که از طریق LWFA تولید می شوند ، پرتوهای اشعه X پایدار و درخشان را قادر به تصویربرداری توموگرافی با وضوح بالا می کنند 11،13،14،15،16،17. تیرهای حاصل دارای واگرایی کم (به ترتیب چند میلیارادیان 18) و مدت زمان فوق کوتاه (کمتر از 100 fs19) هستند ، و آنها را برای طیف وسیعی از برنامه ها در مهندسی ، پزشکی ، امنیت داخلی و علوم مفید می کند 11،12،14،15 ، 16،17. علاوه بر این ، نشان دادن مقیاس میکرومتر ، پرتوهای اشعه ایکس betatron keV با استفاده از یک عکس لیزری ، پتانسیل این منابع را برای تصویربرداری از اشیا complex پیچیده در زمان واقعی با استفاده از سیستم های لیزری با تکرار زیاد 13 برجسته می کند.

یکی از کاربردهای جالب این منابع جدید اشعه ایکس ، ابزار تشخیصی برای فرآیندهای تولید مواد افزودنی است. انجماد با لیزر راهی است که در علم تولید علاقه مند است و به اندازه گیری های درجا با وضوح مکانی و زمانی بالا نیاز دارد 20،21. این مورد در مورد جامد سازی eutectics است ، که در آن دو فاز جامد (یا بیشتر) به طور همزمان از یک فاز مایع والدین رشد می کنند 22،23،24،25. هنگامی که جامد شد ، یوتکتیک مانند مواد کامپوزیتی درجا عمل می کند ، خواص مکانیکی و الکتریکی برجسته ای را فراهم می کند که تنها از طریق مراحل تشکیل دهنده آنها تأمین نمی شود. به همین دلیل است که آلیاژهای سبک Al-Si بیش از 90٪ از کل قطعات Al تولید شده توسط ایالات متحده را تشکیل می دهند 26. eutectics نامنظم مانند Al-Si از یک فاز وجهی (Si) و دیگری فاز غیر وجهی (Al) تشکیل شده است. به دلیل سختی فاز وجهی ، یوتیک های نامنظم از یک آرایش غیر دوره ای لاملا (میله های ظریف یا ورق های مواد مجاور) برخوردار هستند. پویایی سطحی زمینه ای برای انجماد نامنظم یوتکتیک (تحت نرخ خنک کننده نسبتاً کم) به تازگی از طریق میکروتوموگرافی اشعه ایکس مبتنی بر سنکروترون (با XRT مشخص شده) ، با استفاده از شتاب دهنده های معمولی 27 روشن شده است. به طور کلی ، فاصله لایه ای (بین فازهای Al و Si) می تواند به اندازه 1 میکرومتر خوب باشد ، بنابراین به کاوشگرهای آزمایشی که قادر به ارائه اطلاعات با وضوح بالا هستند ، نیاز دارد.

همانطور که در بالا ذکر شد ، XRT مبتنی بر سنکروترون در محدوده میکرومتر با استفاده از منابع نوری نسل سوم مدرن ، مانند پرتو برای میکروسکوپ TOmographic و آزمایش های منسجم رادیولوژی (TOMCAT) منبع نور سوئیس (SLS) در موسسه پل شرر به دست آمده است. در سوئیس 28. از پرتو TOMCAT برای تولید تصاویر توموگرافی اشعه ایکس چند حالته با وضوح بالا با استفاده از منابع تک رنگ با انرژی بین 8 تا 45 کیلو ولت ، اندازه منبع 127 میکرومتر (V) × 38 میکرومتر (H) (عرض-نصف) استفاده شده است. -حداکثر) و شار (0.5 - 2) × 1012 فوتون / ثانیه / میلی متر مربع 29. با این حال ، در حالی که منابع نوری سنکروترون معمولی از روشنایی متوسط ​​بالایی برخوردار هستند ، آنها بسیار بزرگ و گران هستند و دسترسی به این امکانات را محدود می کنند. شیب های شتاب دهنده 1000 × قوی تر در LWFA امکان کوچک سازی شتاب دهنده را در یک مقیاس آزمایشگاهی استاندارد فراهم می کند ، به طور بالقوه دسترسی منابع فوتونی پیشرفته را افزایش می دهد. و اگرچه اخیراً منابع سنکرون جمع و جور توسعه یافته اند 30 ، منابع مبتنی بر لیزر همچنین دارای توانایی منحصر به فردی هستند که می توانند همزمان با سایر رویدادهای لیزر همزمان شوند. به این ترتیب ، از منابع LWFA می توان برای آزمایشهای موسوم به پروب پمپ اهداف تابش شده با لیزر استفاده کرد 16،19. علاوه بر این ، در حالی که اندازه منبع جدیدترین پرتوهای مرسوم نسل به مرتبه 10-20 میکرومتر کاهش یافته است ، محدودیت وضوح تصویربرداری اشعه ایکس در هندسه پرتو موازی بر روی این سیستم ها به اندازه پیکسل آشکارساز و روشنایی منبع. برعکس ، برای یک منبع اشعه X LWFA ، جایی که اندازه منبع اندازه گیری شده است به ترتیب چند میکرومتر 11،13،15،17 ، اندازه گیری های با وضوح بالا با استفاده از بزرگنمایی هندسی بالا ، و نیازهای وضوح آشکارساز آرام هستند (روش ها را ببینید).

در این گزارش ، ما پتانسیل la را بررسی کردیم