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世界最强X射线激光器升级:每秒1百万次射线脉冲

更新时间  2021-08-23 23:24 阅读
本文摘要:北京时间4月7日消息,据国外媒体报道,世界上最强劲的X射线激光器将展开一次价值10亿美元(约合64亿人民币)的升级。加州的科学家们将为直线加速器涉及光源(LinacCoherentLightSource,全称LCLS)加到一道新的激光束,亮度是原本的10000倍,速度是原本的8000倍,从而提升该激光器的功率。 图为艺术家所绘的概念图,展现出了电子从加速器空腔中盘旋的场景。

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北京时间4月7日消息,据国外媒体报道,世界上最强劲的X射线激光器将展开一次价值10亿美元(约合64亿人民币)的升级。加州的科学家们将为直线加速器涉及光源(LinacCoherentLightSource,全称LCLS)加到一道新的激光束,亮度是原本的10000倍,速度是原本的8000倍,从而提升该激光器的功率。  图为艺术家所绘的概念图,展现出了电子从加速器空腔中盘旋的场景。

这些空腔将产生能量很大的激光束,每秒钟将产生一百万次X射线脉冲,相比之下远超过任何现有的、或正在设计中的X射线激光器。  未来的LCLS-IIX射线激光器(蓝色右图)将被摆放在现有的LCLS加速器(红色右图)旁边。

LCLS占有了斯坦福直线加速器中心加快隧道的最后三分之一。加装LCLS-II时,原铜加速器的前三分之一将被替换成超导加速器,每秒能产生一百万次X射线脉冲。  这些铌金属超导腔坐落于一连串地下低温恒温器中,当电子从加速器中较慢盘旋时,能量将大大增加。

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这一过程所需的能量来自于地面上产生的高能量射频场。  这道新的激光束取名为LCLS-II,将协助科学家更佳地看清楚原子在生命系统中的运动方式。

研究人员称之为,该激光器的能量获得提高之后,将协助我们在电器、能源和医学等领域作出新的找到。  “LCLS-II将使X射线科学向前迈向一大步,为我们打开一系列超快、超小物质涉及研究的大门,”LCLS的主管迈克·杜恩(MikeDunne)说,“这将大大强化我们研发未来新的科技的能力,如新奇的电子产品、救命的药品和富裕创意精神的能源解决方案等。”  此次升级将到2020年才能最后已完成,LCLS将于2018年关闭一年时间。

每年都有数百名科学家用于LCLS,以前所未有的细致程度一窥大大自然最基本的物理过程。他们可以看见分子是如何构成或超越化学键的,还能看见电流在材料中很快化学键时、是如何电池的。

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  要想要使激光束的亮度超过原本的10000倍,激光束每秒必须产生1百万次X射线脉冲。新的重新加入的X射线激光束将和有数的激光束一起运营,每道激光束将占有斯坦福直线加速器中心(StanfordLinearAcceleratorCenter,全称SLAC)2英里(约合3.2公里)宽的直线加快隧道的三分之一。

  和目前的设备一样,LCLS-II将用于加快到相似光速的电子来产生亮度极高的X射线激光束。这些电子从一连串磁体中间盘旋(这一装置名为波荡器),被迫电子按照弯弯曲曲的路径飞行中,并以X射线的形式释放出来能量。但这些电子被加快的方式则与现在的有相当大区别,从而使LCLS-II的能力获得了更进一步强化。


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