德国电子同步加速器 长脉冲级联太赫兹加速器概念验证
微型加速器使用太赫兹辐射，可以回收用于第二阶段的加速
学分:DESY，科学传播实验室 一组DESY科学家建造了一个微型双粒子加速器，它可以回收一部分送入系统的激光能量，从而第二次提高加速电子的能量
该装置使用窄带太赫兹辐射，位于电磁波谱中的红外和射频之间，单个加速管只有1
5厘米长，0
直径79毫米
DESY自由电子激光科学中心的张东方和他的同事在《物理评论十》杂志上展示了他们的实验加速器
由于太赫兹辐射的短波长，该装置的微型尺寸是可能的
“基于太赫兹的加速器已经成为下一代紧凑型电子源的有前途的候选者，”DESY首席科学家、建造该装置的CFEL集团负责人弗朗茨·卡尔特纳解释说
科学家们以前已经成功地用太赫兹加速器进行了实验，这可以使大型粒子加速器不可行或没有必要的应用成为可能
“然而，这项技术仍处于早期阶段，实验太赫兹加速器的性能受到太赫兹脉冲和电子之间相对较短的相互作用部分的限制，”卡尔特纳说
对于这种新设备，研究小组使用了一种更长的脉冲，包括许多周期的太赫兹波
这个多周期脉冲显著地扩展了与粒子的相互作用截面
“我们将多周期太赫兹脉冲输入到衬有介电材料的波导中”，张说
在波导管内，脉冲的速度降低
一束电子射进波导的中心部分，正好与脉冲一起传播
“这个方案将太赫兹脉冲和电子束之间的相互作用区域扩大到厘米范围——与早期实验中的几毫米相比，”张报道
该装置在实验室中没有产生大的加速度
然而，研究小组可以通过证明电子在波导中获得能量来证明这个概念
“这是一个概念证明
电子的能量从55增加到大约56
5千电子伏，”张说
“通过使用更强的激光来产生太赫兹脉冲，可以实现更强的加速
" 这种装置主要是为非相对论性机制设计的，也就是说电子的速度不是很接近光速
有趣的是，这种机制使得太赫兹脉冲能够在第二阶段的加速中循环利用
“一旦太赫兹脉冲离开波导并进入真空，它的速度就被重置为光速，”张解释说
“这意味着，脉冲在几厘米内超过了较慢的电子束
我们放置了第二个波导管，正好在电子和太赫兹脉冲进入波导管的适当距离，太赫兹脉冲再次被波导管减慢
这样，我们产生了第二个相互作用部分，进一步提高了电子的能量
" 在实验室实验中，只有一小部分太赫兹脉冲可以这样回收
但是实验表明，原则上回收是可能的，并且张相信回收的部分可以显著增加
尼古拉斯·马特利斯(Nicholas Mattlis)是CFEL集团的高级科学家和该项目的团队负责人，他强调说:“我们的级联方案将大大降低非相对论领域电子加速所需的激光系统的需求，为太赫兹加速器的设计开辟新的可能性
"
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