猴塞雷

科学观察员
科学赐予人类相信真理的力量

为了驯服x射线激光中的电子束,科学家们在其上放了一个环

为了驯服x射线激光中的电子束,科学家们在其上放了一个环

一组科学家提出了一种改进电子束并产生更明亮的x射线的方法:在电子束上加一个环。这个团队包括来自能源部SLAC国家加速器实验室和斯坦福大学的研究人员,他们在本月初的《物理评论快报》上发表了他们的研究结果。

在x射线自由电子激光器中,如SLAC的Linac相干光源(LCLS),科学家们将电子束压缩并加速到接近光速,然后通过一系列磁铁来回摆动它们以产生x射线。然后,这些x射线被用于研究生物、化学和材料样本,使科学家能够创建关于它们的分子结构如何移动的高分辨率图像。

研究人员发现,这些电子束长且平滑时最稳定,就像美式足球一样,产生波长更均匀的更明亮的x射线,并能产生更高分辨率的图像。但是,由于电子在真空中产生时相互排斥,电子束最终变得更短,且不可预测的不均匀,“就像一个布满尖刺的泄气足球,”SLAC科学家和首席研究员Sergio Carbajo说。

膨胀的足球

为了解决这个问题,科学家们使用了一种叫做激光加热器的设备,这种技术在SLAC已经被研究了很长时间,作者之一是黄志荣(Zhirong Huang)和丹尼尔·拉特纳(Daniel Ratner)。当电子束沿着红外激光束的路径前进时,激光加热器来回摇动电子束,使科学家们能够创造出更长的、形状更好的束。这个过程将能量注入到束中,“在早期引入一些混乱,以防止以后出现更多的混乱,”Carbajo说。

他说:“我们的想法是,如果我们在把足球送入直线加速器之前不采取任何措施使它的尖峰膨胀和平滑,那么缺陷就会放大,光束的质量就会下降。”“但如果我们在一开始就‘加热’电子并改变它的能量分布,我们就可以调整它的形状,以便在它到达加速器末端时改善它的质量。”

“甜甜圈激光

在这项新的研究中,研究小组改进了这种装置,将激光束挖空成环形的“甜甜圈激光器”。这种新的电子成形技术改善了不均匀性,并产生了更稳定的束,因为它根据电子离环中心的距离不同而产生不同的震动。最终的结果是一个完美形状的足球适合在任何亚原子超级碗飞行。

“这种技术提高了电子束的整体质量,”Carbajo说。“它提供了对电子束形状的精确控制,因此,它在放大依赖于电子束的科学仪器(如存储环、线性加速器和光源)的性能方面可能具有开创性意义。”

猴塞雷 版权所有,未经允许不得转载:猴塞雷 » 为了驯服x射线激光中的电子束,科学家们在其上放了一个环
分享到: 更多 (0)

猜你也想读下面的文章: