Menu English Ukrainian Russian Home

Бесплатная техническая библиотека для любителей и профессионалов Бесплатная техническая библиотека


НОВОСТИ НАУКИ И ТЕХНИКИ, НОВИНКИ ЭЛЕКТРОНИКИ
Бесплатная техническая библиотека / Лента новостей

Оптимальные условия для максимально эффективной работы лазерных плазменных ускорителей

17.09.2017

Традиционные ускорители электронов давно уже стали одним из основных видов научных инструментов, чрезвычайно интенсивные и короткие импульсы излучения, вырабатываемые синхротронами и лазерами на свободных электронах, позволяют ученым изучать материю и процессы, происходящие на атомарном масштабе. Но даже самые маленькие ускорители электронов занимают сейчас площадь, сопоставимую с площадью футбольного поля.

Альтернативной традиционным технологиям ускорения электрона является лазерно-плазменный метод ускорения, которые при небольших размерах ускорителя позволяет получить луч разогнанных электронов высокой интенсивности. Но у ускорителей такого типа есть один недостаток - при их помощи очень тяжело получить устойчивый луч электронов со стабильной яркостью. И эта проблема была решена физиками из исследовательского центра HZDR (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf), Германия, которым удалось определить ряд параметров для создания оптимальных условий работы лазерно-плазменного ускорителя электронов.

Принцип, лежащий в основе технологии лазерно-плазменного ускорения, достаточно прост, луч мощного лазера фокусируется в среде газа, который под его воздействием превращается в плазму, в ионизированное состояние материи. Энергия лазерного луча заставляет электроны покинуть пределы их "родных" атомов, что создает в объеме плазмы своего рода "пузырь" сильного электрического поля. Эта область электрического поля, которая движется за импульсом лазерного света, представляет собой волну, движущуюся почти со скоростью света. И электроны, попавшие в ловушку на гребне этой волны, также разгоняются почти до скорости света. Воздействие на эти электроны дополнительным импульсом лазерного света производит яркие и сверхкороткие импульсы рентгена, при помощи которых ученые "просвечивают" исследуемые образцы различных материалов.

Сила вторичного рентгеновского излучения напрямую зависит от количества высокоэнергетических электронов, задействованных в этом процессе. Однако, при разгоне большого количества электронов плазменная волна затухает вследствие влияния эффектов, связанных с этими электронами и их электрическим полем, которое, к тому же, пагубно влияет и на форму луча. Искаженная форма луча и нестабильность плазменной волны, приводят к тому, что в луче присутствуют электроны с различным уровнем их энергии и другими параметрами.

"Но для того, чтобы можно было использовать электронный луч для проведения высокоточных экспериментов, требуется стабильный луч, состоящий из электронов с одинаковыми параметрами" - рассказывает ученый-физик Джурьен Питер Куперус (Jurjen Pieter Couperus), - "Все электроны луча должны находиться в правильном месте в правильное время".

Ученые из HZDR провели ряд работ, направленных на улучшение качества электронного луча, вырабатываемого лазерно-плазменными ускорителями. Они нашли, что добавка небольшого количества азота к гелию, который используется для создания плазмы, значительно улучшает ситуацию. "Мы можем управлять количеством электронов, "катающихся" на плазменной волне, меняя концентрацию азота" - объясняет Джурьен Питер Куперус, - "В своих экспериментах мы выяснили, что идеальным вариантом является случай, когда плазменная волна несет электроны, суммарный заряд которых равен ровно 300 пикокулонам. Даже самое малое отклонение от этой величины в любую сторону приводит к рассеиванию энергии, что снижает качество вырабатываемого луча".

Проведенные вычисления показали, что для генерации высококачественного еще требуется, чтобы пиковый ток движения электронов на гребне плазменной волны был не менее 50 килоампер.

"Используя сверхкороткие импульсы петаваттного лазера DRACO, мы сможем обеспечить генерацию высококачественного электронного луча при пиковом токе в 150 килоампер" - рассказывает Джурьен Питер Куперус, - "Это превысит возможности всех современных крупномасштабных ускорителей электронов на целых два порядка. И это позволит нам создать весьма компактные источники рентгеновского излучения следующего поколения".

<< Назад: Дебют робота-дирижера 18.09.2017

>> Вперед: Обнаружены нейроны жажды 17.09.2017

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Использование Apple Vision Pro во время операций 16.03.2024

Медицинская команда больницы Кромвеля в Лондоне впервые применила Apple Vision Pro в ходе двух операций на позвоночнике. Это событие подтверждает потенциал гарнитуры в качестве медицинского инструмента, изменяющего подход к хирургической практике. Хотя сами врачи не использовали Vision Pro, операционная медсестра работала с виртуальной реальностью, используя очки во время подготовки и выполнения процедур. Гарнитура позволила просматривать виртуальные экраны в операционной, выбирать инструменты и следить за ходом операции. Программное обеспечение, разработанное компанией eXeX, специализирующейся на создании приложений на основе искусственного интеллекта для хирургии, существенно улучшило процесс оказания медицинской помощи пациентам. Использование Apple Vision Pro открывает новые возможности для разработки приложений в сфере здравоохранения, таких как клиническое образование, планирование операций, обучение и медицинская визуализация. Внедрение Apple Vision Pro в медицинскую пр ...>>

Хранение углерода в Северное море 16.03.2024

Министр энергетики Норвегии Терье Осланд объявил о запуске проекта Longship, нацеленного на создание центрального хранилища углекислого газа в Северном море. Этот амбициозный проект оценивается в $2,6 млрд и направлен на применение технологии CCS (углеродного захвата и хранения) для смягчения воздействия климатических изменений. Норвегия уже имеет опыт в области CCS благодаря успешным проектам Sleipner и Snohvit, и сейчас стремится увеличить объем углерода, запечатываемого под морским дном. План Longship предусматривает создание мощности по захвату и хранению 1,5 млн. тонн углерода ежегодно в течение 25 лет. Несмотря на позитивные перспективы, существуют опасения по поводу долгосрочных последствий такого хранения. Однако сторонники проекта утверждают, что морское хранение углерода имеет ряд преимуществ, включая минимальное воздействие на окружающую среду. Проект Longship осуществляется при участии компаний Equinor, Shell и TotalEnergies через совместное предприятие Northern Li ...>>

Выращены мини-органы из амниотической жидкости человека 15.03.2024

Международная команда ученых под руководством профессора Фань Сюлиня из Университета Чжэцзян разработала уникальный способ выращивания мини-органов из клеток, обнаруженных в амниотической жидкости человека. Этот значительный прорыв в медицине может привести к улучшению диагностики и лечения врожденных заболеваний. Органоиды, представляющие собой трехмерные клеточные структуры, имитирующие органы в меньшем масштабе, были выращены из клеток легких, почек и тонкого кишечника, найденных в амниотической жидкости. Этот метод открывает новые возможности для изучения различных состояний плода и может стать ключом к ранней диагностике и лечению врожденных дефектов. Хотя пока не проводились попытки использования этого метода в лечении, ученые надеются, что их исследования в будущем помогут бороться с серьезными врожденными заболеваниями, которые затрагивают миллионы новорожденных ежегодно. Этот прорыв может изменить практику медицинских вмешательств, позволяя диагностировать и лечить врожд ...>>

Морозоустойчивая литий-ионная батарея 15.03.2024

Международная группа ученых под руководством профессора Университета Чжэцзян, Фань Сюлиня, разработала новый вид электролита, позволяющий литий-ионным батареям функционировать при крайне низких температурах. Этот новый прорыв открывает двери для использования батарей даже при -80 °C. Исследование нового электролита для литий-ионных батарей представляет значительный шаг вперед в области разработки энергоемких и холодоустойчивых батарей. Этот прорыв может иметь далеко идущие последствия для различных отраслей, требующих энергоснабжения в условиях экстремальных температур. Сюлинь подчеркивает, что такие батареи могут быть применены в различных областях, включая телекоммуникации, транспорт, исследования в Арктике, авиацию и другие. Ученые создали инновационный электролит, который состоит из редких молекул растворителя, позволяющих достичь характеристик, ранее недоступных для современных электролитов. Этот электролит обеспечивает быструю зарядку в холодных условиях, позволяя лит ...>>

Разработана новая форма лабораторного мяса 14.03.2024

Ученые Университета Макмастера представили новую форму лабораторного мяса, используя инновационный метод, призванный стать альтернативой традиционным продуктам животного происхождения с высокой степенью подобия в текстуре и вкусе. Рави Сельваганапати и Алиреза Шахин-Шамсабади из школы биоинженерии Университета разработали метод создания мяса путем формирования тонких листьев культивированных клеток мышц и жира, выращиваемых в лабораторных условиях. Эти листья живых клеток, сравнимые по толщине с обычной бумагой, сначала выращиваются в пробирках, а затем концентрируются на пластинах для роста, снимаясь и складываясь в стопки. Процесс слияния клеток происходит перед их отмиранием. Благодаря этой технологии, сборка листьев позволяет формировать куски мяса различной толщины и насыщать их жиром в необходимых пропорциях, что отличает этот метод от других альтернатив. Ученым удалось создать образец мяса из доступных линий мышиных клеток, а также приготовить его для дегустации. Они ...>>

Случайная новость из Архива

Перекись водорода как лекарство для муравьев 25.11.2023

В царстве муравьев выявлено удивительное явление: при грибковой инфекции бурые лесные муравьи активно выбирают пищу, содержащую измельченную тлю. Причина кроется в том, что тли обладают антисептическим веществом, помогающим муравьям справиться с болезнью.

Открытие о том, что муравьи при грибковой инфекции выбирают тлю с перекисью водорода, подчеркивает удивительные механизмы в природе. Это исследование расширяет наше понимание взаимодействия муравьев и тлей, а также поднимает вопросы о возможном использовании перекиси водорода в лечении инфекций в мире насекомых.

Научная группа из Грацкого университета под руководством Джейсона Риссанена провела исследование, чтобы выяснить, способны ли бурые лесные муравьи использовать перекись водорода в качестве лечебного средства. Муравьи, подвергнутые воздействию грибкового патогена, предпочитали пищу, содержащую высокую концентрацию измельченной тли, что увеличивало их шансы на выздоровление.

Ученые собрали бурых лесных муравьев в Финляндии, половину из них заразили грибком и предложили разные варианты пищи с добавлением измельченной тли. Здоровые муравьи предпочитали обычную пищу, в то время как зараженные активно выбирали варианты с тли, что положительно влияло на их здоровье. После выздоровления муравьи возвращались к обычному рациону.

Исследование подчеркнуло, что муравьи обладают чувствительностью к обнаружению химических соединений в пище, что может указывать на их умение использовать перекись водорода в лечебных целях. Тли, в свою очередь, становятся необычными союзниками муравьев, предоставляя им питательный сироп в обмен на защиту и заботу.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники


All languages of this page

Главная страница | Библиотека | Статьи | Карта сайта | Отзывы о сайте

www.diagram.com.ua

www.diagram.com.ua
2000-2024