Научные исследования и технические разработки
по физике. Новости, факты, люди, интервью. Теория и практика.
Каталог статей. Каталог ссылок. Форум. Научно-технические разработки.
Документация, библиотека.
Палата мер и весов. Работа
для физиков. Юмор, сатира, лирика.
Международное сотрудничество ученых привело к созданию нового источника мощных рентгеновских импульсов высокого качества
Изобретатели считают, что компактный источник, который помещается в вакуумной камере объемом в один кубический метр и производит интенсивные импульсы рентгеновского излучения с высокой когерентностью, сможет соперничать с ускорителями. Автор изобретения - Зульфикар Нажмудин (Zulfikar Najmudin), который работал вместе с учеными из Англии, Франции, Португалии и США.
В приборе рождается рентгеновское излучение при ускорении электронов в плазме. Для создания плазмы на газ направляют мощные лазерные импульсы, под действием которых электроны отрываются от атомов. Образующееся мощное электрическое поле ускоряет электроны. После коллапса поля электроны испускают рентгеновское излучение.
Чтобы создать плазму, ученые отправились в Университет Мичигана, где работает петаваттный лазер «Геркулес» (Hercules), который способен генерировать одни из самых мощных импульсов в мире. Лазерные импульсы направляли на струи газа из гелия. При этом рентгеновское излучение рождалось в крошечном объеме – около 1 микрометра – и распространялось в направлении лазерных импульсов с энергией от 10 до 100 килоэлектронвольт.
По мнению исследователей, новый источник рентгеновского излучения в тысячу раз ярче, чем прежние аналоги, работающие по такому же принципу.
Ученые оценили качество рентгеновского излучения, получив изображения некоторых микроскопических объектов. Оказалось, что импульсы обладают большой степенью пространственной когерентности, что позволяет использовать их для изучения структурных свойств материалов в наномире. Кроме того, продолжительность импульсов составляет несколько фемтосекунд, а это означает, что их можно применять для изучения атомных и молекулярных взаимодействий, которые продолжаются очень короткое время.
Со временем такие системы смогут в значительной степени увеличить разрешение медицинских приборов для рентгенографии. Однако для практического применения метода у него есть существенный недостаток: для его работы требуется чрезвычайно мощный и довольно большой лазер. Хотя размеры американского лазера «Геркулес» значительно меньше размеров ускорителя, он занимает несколько комнат в Университете Мичигана. Но лазерные технологии развиваются настолько быстро, что в будущее можно смотреть с оптимизмом.
