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我國研發(fā)基于尾場空泡加速的自旋過濾器 大幅提升電子束極化率

時間:2020-06-22    來源:中國科學院上海光學精密機械研究所    作者:儀多多商城     
【導讀】近期,中國科學院上海光學精密機械研究所強場激光物理國家重點實驗室研究團隊提出了一種基于尾場空泡加速的自旋過濾器。

  電子經過匯集成束。具有高能量密度。它是利用電子槍中陰ji所產生的電子在陰陽ji間的高壓(25-300kV)加速電場作用下被加速zhi很高的速度(0.3-0.7倍光速),經透鏡會聚作用后,形成密集的高速電子流。電子經加速器加速后,能量可達到100GeV,加速器離人們的生活并不遠。電視、計算機顯示器所用的顯像管就如同電子加速器。粒子加速器的結構可以與顯像管類比。顯像管中的電子槍對應于加速器的電子槍或離子源,顯像管中加速電子用的高壓電ji對應于加速器中的高壓加速電ji及加速腔。隨著科學技術的不斷發(fā)展,根據科學家對粒子能量和流強的不同要求,陸續(xù)產生了不同原理、不同結構的多種加速器。

  近期,中國科學院上海光學精密機械研究所強場激光物理國家重點實驗室研究團隊提出了一種基于尾場空泡加速的自旋過濾器。研究團隊設計了一種X型過濾器,置于加速完成的電子束之后,過濾掉進動顯著的電子,留下相空間中高ji化率部分。該設計方案可以使得電子束ji化率由zui初的35%左右提升zhi80%以上。有望實現全光驅動的緊湊高能ji化電子源。

  自旋是由粒子內稟角動量引起的內稟運動。在量子力學中,自旋是粒子所具有的內稟性質,其運算規(guī)則類似于經典力學的角動量,并因此產生一個磁場。雖然有時會與經典力學中的自轉(例如行星公轉時同時進行的自轉)相類比,但實際上本質是迥異的。自旋的直接的應用包括:核磁共振譜、電子順磁共振譜、質子密度的磁共振成像,以及巨磁電阻硬盤磁頭。自旋可能的應用有自旋場效應晶體管等。以電子自旋為研究對象,發(fā)展創(chuàng)新磁性材料和器件的學科分支稱為自旋電子學。

  過濾器是輸送介質管道上不可缺少的一種裝置,通常安裝在減壓閥、泄壓閥、定水位閥 ,方工過濾器其它設備的進口端設備。過濾器由筒體、不銹鋼濾網、排污部分、傳動裝置及電氣控制部分組成。待處理的水經過過濾器濾網的濾筒后,其雜質被阻擋,當需要清洗時,只要將可拆卸的濾筒取出,處理后重新裝入即可,因此,使用維護ji為方便。

  過濾器工作時,待過濾的水由水口進入,流經濾網,通過出口進入用戶所須的管道進行工藝循環(huán),水中的顆粒雜質被截留在濾網內部。如此不斷的循環(huán),被截留下來的顆粒越來越多,過濾速度越來越慢,而進口的污水仍源源不斷地進入,濾孔會越來越小,由此在進、出口之間產生壓力差,當大度差達到設定值時,差壓變送器將電信號傳送到控制器,控制系統(tǒng)啟動驅動馬達通過傳動組件帶動軸轉動,同時排污口打開,由排污口排出,當濾網清洗完畢后,壓差降到zui小值,系統(tǒng)返回到初始過濾狀,系統(tǒng)正常運行。

  通過壓差開關監(jiān)測進出水口壓差變化,當壓差達到設定值時,電控器給水力控制閥,驅動電機信號。設備安裝后,由技術人員進行調試,設定過濾時間和清洗轉換時間,待處理的水由入水口進入機體,過濾器開始正常工作,當達到預設清洗時間時,電控器給水力控制閥、驅動電機信號,引發(fā)下列動作:電動機帶動刷子旋轉,對濾芯進行清洗,同時控制閥打開進行排污,整個清洗過程只需持續(xù)數十秒鐘,當清洗結束時,關閉控制閥,電機停止轉動,系統(tǒng)恢復zhi其初始狀態(tài),開始進入下一個過濾工序。過濾器的殼體內部主要由粗濾網、細濾網、吸污管,不銹鋼刷或不銹鋼吸嘴、密封圈、防腐涂層、轉動軸等組成。

  尾流場加速器又稱激光尾流場加速器,是利用激光尾流場對粒子產生加速效應。chao短脈沖chao強激光在稀薄等離子體中傳播時,如果激光脈沖長度足夠短,等離子體中電子將受到強大的有質動力作用,等離子體將激發(fā)靜電場,靜電場的相速度接近光速,因此電子被靜電場“捕獲”后,可以加速到很高的能量。這一過程稱為激光尾流加速(LWFA )。它可以作為設計新型等離子體電子加速器的機制,目前正得到guo際上廣泛的重視。

  加速器是用人工方法把帶電粒子加速到較高能量的裝置。利用這種裝置可以產生各種能量的電子、質子、氘核、α粒子以及其它一些重離子。利用這些直接被加速的帶電粒子與物質相作用,還可以產生多種帶電的和不帶電的次級粒子,像γ粒子、中子及多種介子、chao子、反粒子等。當前shi界上的加速器大多是能量在100兆電子伏以下的低能加速器,其中除一小部分用于原子核和核工程研究方面外,大部分用于其他方面,象化學、放射生物學、放射醫(yī)學、固體物理等的基礎研究以及工業(yè)照相、疾病的診斷和治療、高純物質的活化分析、某些工業(yè)產品的輻射處理、農產品及其他食品的輻射處理、模擬宇宙輻射和模擬核爆炸等。數年來還利用加速器原理,制成各種類型的離子注入機。以供半導體工業(yè)的雜質摻雜而取代熱擴散的老工藝。使半導體器件的成品率和各項性能指標大大提高。很多老工藝不能實現的新型器件不斷問世,集成電路的集成度因此而大幅度提高。




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