穀研試劑-美激光等離子加速器輸出高質量高能電子束

美激光等離子加速器輸出高質量高能電子束

激光等離子加速器（LAPs）因其加速空腔的長度可用厘米而不是公裏（千米）來計量而被稱為(wei) “桌麵加速器”。近年來，由於(yu) 技術的迅速發展，科學家有望開發出新型實用的激光等離子加速器。與(yu) 當今傳(chuan) 統的加速器相比，激光等離子加速器不僅(jin) 造價(jia) 十分低廉，而且對土地和環境的影響要小得多。

“體(ti) 形”差異甚大
激光等離子加速器的研究已有多年，並取得了可喜的進展。2004年，美國能源部勞倫(lun) 斯伯克利國家實驗室激光和光學加速器係統綜合研究項目的科學家，向人們(men) 展示了具有窄發散能量的激光等離子加速器電子束；2006年，他們(men) 將電子能量提高到0億(yi) 電子伏特。

常規的帶電粒子（如電子）加速器有多段真空金屬腔連接而成，外加給空腔的振蕩電磁場讓帶電粒子被束縛在空腔內(nei) 逐級加速，導致帶電粒子被加速的主要因素是磁場加速梯度，它用每米多少伏特來表示。通常，輸出的帶電粒子能量越高，加速器的長度就會(hui) 越長，因而加速器的長度可達數公裏。

激光等離子加速器則不同。激光和光學加速器係統綜合研究項目的科學家研發的能夠產(chan) 生0億(yi) 電子伏特電子束的激光等離子加速器能夠放在手掌上，其長度隻有3.3厘米。當強激光器將脈衝(chong) 聚焦到加速器內(nei) 的自由電子和正離子時，其輻射壓導致電子和離子分離，產(chan) 生出高強度的加速梯度。部分電子尾隨在激光脈衝(chong) 後麵，有些幾乎在同時達到了近光速的速度。在短距離內(nei) ，激光等離子加速器能夠維持每米數千億(yi) 伏特的加速梯度，常規加速器無法與(yu) 此相比。

特性測量困難
然而，激光等離子加速器*的電子加速方法和產(chan) 生飛秒量級的電子脈衝(chong) 給測量技術帶來了難題，人們(men) 一時無法測量激光等離子加速器產(chan) 生的高能電子束的質量。

現在，測量難題正在被逐步解開，這歸功於(yu) 勞倫(lun) 斯伯克利國家實驗室加速器和聚變研究分部科學家維姆·李曼斯領導的研究團隊。李曼斯是激光和光學加速器係統綜合研究項目的負責人，他所帶領的研究團隊擁有理論學家、計算機模擬專(zhuan) 家和的實驗人員，他們(men) 不斷改進激光等離子加速器的性能。在研究隊伍中，不少學生為(wei) 研究作出了重要的貢獻，並獲得了博士學位。例如，法國某綜合工科院校的研究生吉拉姆·普拉圖，他曾在項目中研究與(yu) 激光等離子加速器產(chan) 生的X射線相關(guan) 的輻射，並將其作為(wei) 自己博士論文的一部分，目前他在加州大學做博士後研究。