Ученые создали «швейцарский армейский нож» для электронных лучей

Москва, 16:11, 04 Апр 2018, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.

Специалисты Немецкого синхротронного центра создали миниатюрный ускоритель частиц для электронов с 4 разными функциями. Экспериментальный прибор запускается источником терагерцевого излучения. Он может ускорять, сжимать, фокусировать и анализировать пучки электронов в луче.

Разработчики из Научного центра лазеров на свободных электронах (CFEL) представили свой «сегментированный терагерцевый электронный ускоритель и манипулятор» (STEAM в оригинале) в статье журнала Nature Photonics.

Один из ключевых плюсов прибора – идеальная синхронность с электронным лучом. Добиться этого, как известно sciencedaily.com, помогло использование одного лазерного импульса для генерации пучка частиц и запуска устройства.

«Мы взяли инфракрасный луч и разделили его, — объяснил первый автор работы Дунфан Чжан из группы Франца Кертнера, CFEL. – Обе части проходят через нелинейные кристаллы, меняющие длину волны лазера. Для генерации пучка электронов луч переходит в ультрафиолетовый спектр и направляется на фотокатод, где и высвобождает частицы. Для STEAM импульс переводится в терагерцевый режим. Процесс зависит от длины пройденного лучом пути и может точно контролироваться».

Ученые способны установить, какая часть терагерцевой волны ударит по пучку электронов при его входе в устройство. В зависимости от времени прибытия частиц, STEAM делает с ними разные вещи.

«Так, электроны, сталкивающиеся с отрицательным участком электрического поля импульса, ускоряются, — объяснил Чжан. – Другие части волны ведут к фокусировке (дефокусировке) или к сжатию пучка примерно в 10 раз».

Дополнительно STEAM позволяет анализировать структуру электронного пучка в процессе движения. Для этого скопление отклоняется перпендикулярно траектории полета. В процессе пучок ударяется о детектор, выдающего его профиль.

«Устройство можно назвать швейцарским армейским ножом для электронных лучей», — отметил Чжан.

Использование терагерцевого излучения также обеспечивает компактность прибора. В самом широком месте размер STEAM составляет 2 см. Активные структуры имеют миллиметровый масштаб.

Технология все еще находится на экспериментальной стадии. Разработчики рассматривают STEAM как первый шаг к новым системам и модернизации существующих ускорителей.