Bygger en bedre elektronpistol

Den vellykkede test af LCLS-II elektronpistolen (se relateret artikel) markerer kulminationen på en F &U-indsats, der strækker sig over mere end et årti ved Department of Energy's Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab).

Pistolens design blev udtænkt i 2006 af John W. Staples, en pensioneret fysiker i Berkeley Lab, og Fernando Sannibale, en seniorforsker i Berkeley Labs afdeling for acceleratorteknologi og anvendt fysik. Kort efter, arbejdet begyndte med en prototype elektronpistol kendt som Advanced Photoinjector EXperiment (APEX), der senere skulle blive prototypen til LCLS-II elektronpistolen.

Udviklingen af ​​APEX -prototypepistolen blev ledet af Sannibale, der nu fungerer som stedfortræder for acceleratoroperationer for Berkeley Labs Advanced Light Source (ALS). ALS genererer lys fra accelererede elektroner.

Hæfteklammer, som fortsat er tilknyttet videnskabsmand ved Berkeley Lab og nu hjælper med konceptuelt arbejde med en næste generations elektronpistol foreslået af Sannibale og kendt som APEX-2, krediteret tidligere ingeniørindsats af Berkeley Labs Russell "Russ" Wells, nu pensionist, og Steve Virostek om APEX og LCLS-II elektronkanoner og tilhørende instrumentering.

Sannibale sagde, "Ti år efter, at vi begyndte at arbejde med dette koncept i Berkeley Lab, det er meget tilfredsstillende for os alle at se de hurtige fremskridt, der gøres med ibrugtagning af denne vigtige LCLS-II-komponent. "LCLS-II-projektet er en opgradering af Linac Coherent Light Source X-ray free-electron laser at SLAC National Acceleratorlaboratorium.

Virostek, en senioringeniør på Berkeley Lab, der ledede LCLS-II-pistolens konstruktion, krediterede indsatsen fra et tværfagligt team, der omfattede ingeniører, fysikere, teknikere, mekaniske designere, og fabrikationsforretningspersonale, blandt andre, ved at bringe pistolen fra tegnebrættet til dens testfase.

"Et projekt af denne størrelse og kompleksitet kræver enorm planlægning, samordning, og ekspertise, og vores team klarede udfordringen, "Sagde Virostek.

Daniele Filippetto, en Berkeley Lab-videnskabsmand, der var ansvarlig for lasersystemet og elektronstrålediagnostik og målinger for APEX-pistolen-og har ledet bestræbelserne på at bruge APEX-prototypepistolen som en ultrahurtig elektronprobe kendt som High Repetition-rate Electron Scattering-apparatet ( HiRES), sagde, "Dette er en meget stor milepæl for Berkeley Lab."

Han bemærkede, at LCLS-II-injektorpistolen og dens prototype repræsenterer "en ny generation af ultrahurtig instrumentering, der er af strategisk betydning for USA. Dette er resultatet af F &U-arbejde udført udelukkende på Berkeley Lab for at designe og demonstrere en ny teknologi med enestående ydeevne der tillod drømmen om LCLS-II at blive en teknologisk realistisk realitet. "

Ud over selve elektronpistolen, Berkeley Lab designet også de første 2 meter af LCLS-II elektronstrålelinjen, som omfatter nøglekomponenter til komprimering og fokusering af elektronstrålen. Staples sagde, at han er glad for, at LCLS-II elektronpistoldesignet, som er baseret på den "reentrant pillbox cavity" accelererende struktur, der blev konceptualiseret på APEX, "viste sig at virke smukt."

Han tilføjede, "Fysikken er ikke så vanskelig, men teknik er det, der fik det til at fungere. Dette er en teknisk triumf. "