升级版X射线激光器:每秒100w次脉冲

为了满足未来科学研究的需要,加州的科学家们将对世界最大X射线激光器进行一次大幅升级。而参与此次技术升级的共有斯坦福直线加速器中心、阿尔贡国家实验室、伯克利国家实验室、费米国家实验室和杰弗逊国家实验室。
据悉,此次升级项目预算高达10亿美元。科学家将在激光器中再添加一个LCLS-II(直线加速器相干光源II),从而使亮度提升10000倍,速度快8000倍,达到大约为每秒100万脉冲。预计在2020年之前将完成技术升级,2018年LCLS将关闭一年时间。
升级版X射线激光器:每秒100w次脉冲
每年都有数百名科学家使用LCLS,以前所未有的精细程度一窥大自然最基本的物理过程。他们可以看到分子是如何形成或打破化学键的,还能看到电流在材料中迅速排布时、是如何充电的。此次升级采用的方法是,将电子放在一根处于室温的铜管中加速,每秒能产生120次X射线脉冲。但在研发LCLS-II时,研究人员将安装一台超导加速器。之所以叫做“超导”,是因为它的加速器空腔由金属铌制成,在冷冻到零下456华氏度(约零下271摄氏度时),电流损耗几乎为零。加速电子时,电子会从一连串这样的空腔中穿过,产生几乎连续不断的X射线激光束,每秒钟产生一百万次激光脉冲,平均比LCLS亮一万倍。
升级版X射线激光器,能够帮助科学家更好地观察活体系统中原子运动状况,将在电子、能量和医疗领域有广泛的应用,包括新颖电子产品、挽救生命的药物和创新能源解决方案。
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