At tæmme en elektronbunke i en røntgenlaser, forskere satte en ring på den

Et team af forskere er kommet frem til en måde at forbedre elektronbundter og producere lysere røntgenstråler:Sæt en ring på dem. Holdet, som omfatter forskere fra Department of Energy's SLAC National Accelerator Laboratory og Stanford University, offentliggjorde deres resultater i Fysisk gennemgangsbreve tidligere på måneden.

Ved røntgenfri elektronelasere som SLAC's Linac Coherent Light Source (LCLS), forskere komprimerer og fremskynder elektronbundter til næsten lysets hastighed, vrik dem derefter frem og tilbage gennem en række magneter for at skabe røntgenstråler. Disse røntgenstråler bruges derefter til at undersøge biologiske, kemiske og materielle prøver, gør det muligt for forskere at skabe billeder i høj opløsning af, hvordan deres molekylære strukturer bevæger sig.

Forskere har fundet ud af, at disse elektronbundter er mest stabile, når de er lange og glatte, som amerikansk fodbold, producerer lysere røntgenstråler med mere ensartede bølgelængder og giver mulighed for billeder i højere opløsning. Men fordi elektroner frastøder hver, når de genereres i et vakuum, bundterne ender kortere og uforudsigeligt ujævn, "som en tømt fodbold dækket af pigge, "siger SLAC -videnskabsmand og hovedforsker Sergio Carbajo.

Oppustning af fodbold

For at løse dette problem, forskere bruger en enhed kaldet en laservarmer, en teknik, der længe har været undersøgt på SLAC af medforfattere Zhirong Huang og Daniel Ratner. Laservarmeren ryster elektronbunken frem og tilbage, når den følger stien til en infrarød laserstråle, tillader forskere at skabe længere, bedre formede bundter. Denne proces injicerer energi i bundterne, "introducerer lidt kaos tidligt for at forhindre mere kaos ned ad linjen, "Siger Carbajo.

"Ideen er, at hvis vi ikke gør noget for at puste fodboldens pigge op og glatte dem, før vi sender den ned af den lineære accelerator, ufuldkommenhederne forstærkes, og strålens kvalitet forringes, "siger han." Men hvis vi 'opvarmer' elektronen og ændrer dens energifordeling i begyndelsen, vi kan skræddersy dens form til at forbedre dens kvalitet, når den når enden af ​​speederen. "

"Donut laser"

I denne nye forskning, teamet forbedrede denne enhed ved at udhule laserstrålen til en ringformet "donutlaser". Denne nye elektronformningsteknik forbedrer ujævnhederne og producerer en mere stabil flok, fordi den ryster elektroner forskelligt afhængigt af hvor tæt de er på midten af ​​ringen. Slutresultatet er en perfekt formet fodbold til at flyve i enhver subatomær Super Bowl.

"Denne teknik øger den samlede kvalitet af elektronbunken, "Carbajo siger." Det giver præcis kontrol over formen af ​​en elektronstråle, og det kan derfor være afgørende for at forstørre ydelsen af ​​videnskabelige instrumenter, der er afhængige af dem, såsom opbevaringsringe, lineære acceleratorer og lyskilder. "