世界最强X射线激光器技术升级 亮度提高一万倍

作者: 来源: 发布时间:2017年09月14日 点击数:

图中是艺术家描绘的电子束穿过铌金属腔,目前直线加速器相干光源获得技术升级,预计2020年之前完成,届时X射线激光束将明亮1万倍,速度快8000倍。

据英国每日邮报报道,世界最强大的X射线激光器获得10亿美元的升级,美国加州科学家通过添加另一个激光束,使得直线加速器相干光源II (LCLS-II)比第一级明亮10000倍,速度快8000倍,大约为每秒100万脉冲。

LCLS-II将有助于科学家更好地观察活体系统中原子运动状况,研究人员升级版X射线激光器将在电子、能量和医疗领域有广泛的应用。LCLS项目主管迈克-邓恩(Mike Dunne)说:“LCLS-II将使X射线科学提升至新的等级,开启超快速和超微型研究之门。该设备将显著提升未来研制变形技术的能力,其中包括:新颖电子产品、挽救生命的药物和创新能源解决方案。”

预计2020年之前将完成技术升级,2018年LCLS将关闭一年时间。据悉,目前每年数百位科学家使用直线加速器相干光源捕获自然基本过程的详细信息。他们可以观察分子运动,揭晓化学键如何形成和分解,并且当物质快速重新排列时超快速拍照呈现所带电荷状况。

直线加速器相干光源为了提升亮度1万倍,该激光束需要每秒制造100万X射线脉冲。最新X射线激光束将与现有设备一起工作,在斯坦福直线加速器中心3.3公里长的直线加速器隧道中运行。

升级之后该激光器将加速至光速等级产生极端明亮的X射线激光束,电子穿越一系列磁性波荡器,迫使电子以曲折路线穿越,释放大量X射线形式的能量。但是这种情况下电子将以完全不同方式加速,使LCLS-II提升能力。目前在LCLS激光器中电子在室温下沿着一个铜管进行加速,每秒产生120X射线激光脉冲,研究人员将在LCLS-II上安装一个超导加速器。之所以称为“超导加速器”是因为它的铌金属腔以接近零损耗传导电子,所处温度环境为零下271摄氏度。

加速电子穿过铌金属腔可产生持续X射线激光束,比之前版本明亮1万倍,为了实现LCLS技术升级,斯坦福直线加速器中心与其它四个国家实验室建立合作,它们是:阿尔贡国家实验室、伯克利国家实验室、费米国家实验室和杰弗逊国家实验室。


 

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