激光加速原理

为了“深究,基本粒子的深层内部结构,人们建造了越来越大的加速器.但是目前的电子或质子加速器由于受造价、特别是材料的限制,进一步提高的程度已有限,所以不得不把注意力转向探索能加速粒子的断型加速器.我国科学工作者彭桓武、庄杰佳在激光加速原理方面提出了一种新方案,受到了科学界的很大关注.本刊特请庄杰佳同志撰写《激光加速原理》一文向读者作一介绍.     

关子激光加速电子

1.为使电子发射电磁波,或用电磁波加速电子,常要求波的相速度与电子同步。过去常采用衰减波(Evanescent wave)来达到低相速,但这就要求电子贴近周期结构运动,对光频电磁波来说,这种做法的实际意义似乎不大。文献[2]建议形成一种锯齿形的波前,使波相速与电子速度匹配。但是,在远离光栅的自由空间中是否能够形成锯齿形的波前?这似乎是个问题。下面以平面波上的小缺陷传播(例如平面波通过不均匀介质后的表现),表明这种可能性很少。     

强相对论电子束集团离子加速

自1919年英国物理学家卢瑟福第一次实现人工核反应以来,人们一直都在探索把带电粒子加速到高能的方法.为了用高能粒子去揭开物质内部结构的奥秘,六十多年来,先后出现了各种不同类型的加速带     

水合离子的微观结构和输运动力学研究新进展

正界面处的离子水合和传输行为既是被物理、化学、生物等多学科所关注的一个基础科学问题,也在盐的溶解、生命体内的离子转移、大气污染、海水淡化等方面具有潜在的应用.2018年5月14日Nature在线发表了以"The effect of hydration number on the interfacial transport of sodium ions"为题的文章~([1]),报道了水与NaCl相互作用后生成的钠离子水合物的原子级分辨结构,并发现了这种水合离子输运的幻数效应.该工作由北京大学量子材料科学中心江颖     

植物茎端分生组织调节机制研究新进展

植物可以连续不断地向上向下生长,主要原因是茎端和根端的分生组织中存在一些具有细胞全能性特征的干细胞(stem cell).地上部分来源于茎端分生组织     

铀酰离子的激光光化还原

贝尔等曾以氩离子激光器作为光源,研究了铀酰离子的光化还原,发现了一些新现象。本文是以CW He-CA激光器为激发光源,选用的波长为4416(?),测定了在3M H_2SO_4介质中乙醇还原U(Ⅵ)的量     

激光等离子体中的快离子发射

快离子的发射是激光与等离子体相互作用研究中的重要课题,本文报道使用波长1.06μm、脉宽100ps、靶面强度为(10~(13)—5×10~(14))W/cm~2的单束激光与多种材料平面靶相互作用时,快离子发射特性与激光强度及靶原子序数的依从关系,实验用本所的六路激光装置     

激光加速质子束肿瘤治疗研究现状与展望

质子放射治疗是现代癌症治疗的重要手段之一,由于其精确的靶区剂量递送和良好疗效而得到了广泛的关注.基于高功率激光器的激光质子加速技术有望通过小型化和低复杂度等优势为质子治疗提供具有竞争力的加速方案.同时,激光质子束还具有宽能谱、超高瞬态流强和超短脉冲等特点,为探究超高剂量率放疗导致的生物学效应及可能的优势提供了有利的研究条件.在过去的数年里,我们借助北京大学紧凑型激光等离子体加速器以及在建的北京激光加速创新中心实验平台,陆续开展了涵盖激光质子加速、束流传输控制、辐射生物学和免疫学等方面的理论与实验研究,以探讨激光质子放疗的可行性与优势.本文从这些方面对国内外前沿研究进行了总结,并着重探讨了剂量递送与生物学效应方面的研究进展和面临的问题,最后对激光质子放疗的未来发展前景进行了讨论和展望.     

Ar离子激光泵浦的掺Nd光纤激光特性

用514.5nm的Ar离子激光泵浦掺Nd的石英光纤获得激光输出已有报道,最近我们进一步的工作结果表明,Ar离子激光中除了514.5nm波长外,用476.5nm、488.0am和496.5nm波长分别泵浦Nd掺杂光纤也都可获得1060nm的激光输出,实验测量了各种泵浦条件下的阈值、效率,并用高分辨率双光栅单色仪系统测量了光纤激光谱的精细结构,同时还对泵浦光和光纤激光在光纤中的场分布进行了研究。     

加速粒子在激光技术中的应用

当前,激光技术应用十分广泛,它几乎已渗透到各个领城中去.但随着应用的日益扩大,人们对激光器提出了更高的要求,希望能出现波长范围很宽、又连续可调的高功率激光器.而将加速粒子应用于激光技术中,就能比较满意地解决这些问题. 加速器是一种用人工方法对带电粒子如电子、质子和离子等进行加速以提高其能量的装置.加速粒子     

强激光对于电子的回旋共振加速

粒子的激光加速是下一代高能加速器的主要原理。一种可能的方案是在等离子体中射入强激光以加速粒子。当电磁波强度足够大时,必须把电子处理为相对论的。如果等离子体密度足够低,等离子体朗谬频率ω_p远小于激光频     

调相聚焦激光加速器的持续加速问题

本文指出了在调相聚焦激光加速器中,粒子是靠在加速相位区间内不断地滑相而获得持续加速的。它不属于行波加速。调相聚焦激光加速器的主要特点是利用远离加速结构器壁的聚焦激光电磁场来加速荷电粒子的,它的加速场强可以大大超过器壁材料的击穿场强,即加速能力很高。这种聚焦电磁场沿被加速粒子运动方向的     

调相聚焦激光加速粒子的可能性问题

利用激光可能达到的高场强来加速带电粒子是有吸引力的。但是采用通常的慢波工作方式,实际达到的场强将受附近的器壁或介质材料容许的功率密度的限制。针对这个问题,文献[1]提出了调相聚焦加速粒子的一种设想。它是基于以下的假设:粒子理想轨道附近的波场相位可以在远离介质或金属器壁的条件下按     

研究新进展

恐龙没有想象的那么大 最近,有美国科学家称,恐龙其实没有人们想象的那么大.25年来,古生物学家一直使用"参照样本",通过某种统计模型来估算包括巨型恐龙在内的已灭绝特大型动物的体重."参照样本"由33种四足哺乳动物组成,小到40多克重的老鼠,大到4吨左右重的大象.     

类锂钛离子复合X射线激光

复合泵浦类锂离子方案是实现小型高效的“水窗”波段饱和放大的X射线激光器的最有希望的途径之一,近年来,各国著名实验室进行了很多重要的研究,虽然取得了很大的进展,但关于该方案的激射机制还有一些悬而未决的问题,在向短波长推进和提高增益长度积方面尚需大量的工作.在以前细致地研究纳秒级激光脉冲驱动的复合机制X射线激光的基础上,最近我们利用LF12装置输出的100ps量级脉宽驱动激光,完成了复合泵浦类锂钛离子X射线激光实验.实验结果表明,类锂钛离子4f～3d跃迁(波长为4.68nm)有明显的增益,峰值增益系数为(1.9±0.5)cm~(-1),实验结果显示了类锂方案在实现短波长激光和大GL值方面的潜力.本文实现的激光跃迁波长是迄今世界范围内用复合泵浦类锂离子方案实现放大的最短波长.     

两种可能的彗尾加速机制

早年,在Ⅰ型彗尾中就观测到有大的加速现象,其数值可达300 cm/s~2.近年对G-Z彗星进行直接测量,得其粒子的能量高达2×10~5eV,远高于彗星离子的初始能量(≤2×10~4eV),     

电离毛细管等离子体在激光加速领域的应用

激光加速是近年提出的一种新型加速机制,它以等离子体为加速介质,受到等离子体性质的强烈影响.电离毛细管装置作为一种能稳定产生等离子体通道和调制等离子体参数的可靠工具,既可以承载激光等离子体尾波的高梯度加速场,又能提供放电电流驱动的高梯度横向聚焦磁场,在紧凑型激光加速器、辐射源及等离子体透镜的研究中发挥着重要作用.本文介绍了电离毛细管等离子体的原理及特性,归纳了它在激光加速领域的主要应用,包括作为加速段进一步提高激光等离子体加速粒子束的能量及质量、作为束流传输元件匹配加速粒子束的实际应用需求.在此基础上,对毛细管等离子体未来的发展趋势进行了展望,并简要介绍了北京大学电离毛细管等离子体平台的建设情况.     

中国南方传统木构建筑的结构机制研究取得新进展

中国传统木构建筑的各个构件之间一般采用榫卯构造连接,作为中国乃至东亚木构建筑中的核心技术问题,对榫卯的科学认识是正确理解中国传统木构建筑体系结构机制的关键.作为一种节点方式,榫卯既承担着木构体系中     

类锂硅离子X射线激光时空特性

近年来,X射线激光研究取得了重大进展。在我们以前的工作中,利用具有空间分辨能力的光谱诊断技术,成功地观察到类锂硅离子5f-3d(88.84 )、5d-3p(87.28 )、6f-3d(75.83 )、6d-3p(74.64 )四条谱线显著的激光放大现象。本文报道我们进一步对这四条谱线产生放大的动力学过程的研究。我们发展了一种同时具有时间和空间分辨能力的光谱诊断技术,首次测量了上面四条激光线发射的时空特性,进一步从实验上证实了所观察到的X射线激光是三体复合泵浦产生的。实验是在中国科学院上海光学精密机械研究所LF12激光装置上进行的。从激光装置