En ny metode til generering af intens røntgen- og gammastråling

International gruppe forskere, herunder forskere fra Skoltech, har opfundet en ny metode til generering af intens røntgen- og gammastråling baseret på ikke-lineær Compton-spredning. Deres resultater blev offentliggjort i Fysisk gennemgangsbreve .

Compton -effekten ligner at spille tennis; en elektron spiller rollen som ketcher og en foton spiller rollen som bolden. En foton, der reflekteres fra den hurtige elektronracket, får ekstra energi. Det kan ikke flyve endnu hurtigere - hastighedsgrænsen forbyder det. Men det kan let ændre sin bølgelængde. Ved hjælp af dette enkle spil, forskere kan omdanne bølgelængden af ​​den indkommende foton fra det synlige område til røntgenstråler og gammastråler. Hårde fotonkilder baseret på invers (lineær) Compton -spredning er meget udbredt, og består typisk af en elektronaccelerator og et lasersystem. Den største fordel ved sådanne kilder er muligheden for at generere en snæver båndbreddestråling. I et sådant system, bølgelængden kan let afstemmes ved at ændre elektronernes energi.

Den mest enkle måde at øge antallet af genererede røntgen- og gammastrålefoton er at øge lasersystemets intensitet. Med andre ord, jo mere tæt pakket laserstrålingen i rummet (i betragtning af at diffraktionen er lille), jo flere spredningshændelser mellem laserfotoner og elektroner vil der være.

Forøgelse af laserstrålingens effekt i Compton -spredning fører til betydelig spektral udvidelse. Dette skyldes det lette tryk, som bremser elektronerne. Med andre ord, tennisracketen, mens du afleder mange små tennisbolde på én gang, sænkes; derfor, de afbøjede bolde får mindre energi. Problemet er, at kraftig laserstråling ikke er kontinuerlig, men kommer snarere som pulser i tid. Intensiteten af ​​kraftige laserpulser vokser først langsomt og dør derefter langsomt ud. Følgelig, lystrykket er ikke-ensartet, og elektronernes afmatning er forskellig på forskellige tidspunkter, hvilket fører til forskellig energi af reflekterede fotoner.

Det videnskabelige team, herunder Skoltech -professor Sergey Rykovanov, opfundet en ny metode til generering af intens monoenergetisk røntgen- og gammastråling baseret på ikke-lineær Compton-spredning.

Sergey Rykovanov, en professor fra Skoltechs Center for Computational and Data-Intensive Science and Engineering, siger, "En sådan udvidelse af spektrallinjen er parasitisk, da vi ønsker at opnå en smal båndbredde foton kilde med en veldefineret bølgelængde. Vi opfandt en meget enkel metode til at fjerne den parasitære Compton line-udvidelse til intense laserpulser og øge antallet af genererede X- og gammastrålefotoner betydeligt. At gøre dette, man skal omhyggeligt indstille laserpulsens frekvens (med andre ord, for at kvidre det), så det svarer til laserpulsintensiteten på hvert tidspunkt. For optimal effekt, vi foreslog at bruge to lineært og modsat kvidrede laserpulser, der forplantede sig med en vis forsinkelse til hinanden. Efter min mening, skønheden i vores arbejde er i sin enkelhed. For at være helt ærlig, Vi var meget overraskede over, hvor enkelt og problemfrit alt fungerede. "

Den nye opfindelse kan øge lysstyrken betydeligt for moderne og fremtidige synkrotronkilder til forskning i medicin, atomfysik og materialevidenskab.