Sem einstakur orkugjafi gegna frábærir leysir lykilhlutverk í mörgum þáttum eins og vísindarannsóknum, iðnaði og læknisfræði. Til þess að fá hástyrkja leysipúlsa renna geislarnir yfirleitt saman í mjög litla stærð í geimnum og eftir samloðun munu þeir fljótt hverfa vegna sundrunaráhrifa. Hins vegar, á svæðum eins og hröðun leysir wakefield, þarf leysir til að viðhalda mikilli ljósstyrk yfir töluverða vegalengd. Rannsókn undir forystu Marlene Turner, vísindamanns við Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), nær til þessa sviðs.
Í hröðun laser wakefield er ofurknúinn leysir notaður til að æsa rafstöðueiginleikana í plasma og hægt er að flýta hleðnum agnum í rafstöðueiginleikum, svipað og brimbrettabrun á sjó. Sérstakasti eiginleiki þessarar hröðunar er að hröðunarvegalengdin sem þarf til að hlaðnar agnir nái tiltekinni orku er þúsund sinnum sinnum styttri en hefðbundinna hröðunaraðferða. Hins vegar, ef leysigeislinn er ekki með leiðsögn, dreifist hann fljótlega eftir fókusinn, dregur verulega úr styrkleiki leysipúlsins og hröðunarvegalengdinni sem getur knúið vakningarsviðið með mikilli styrkleiki. Þess vegna mun stytting hröðunarvegalengdar valda því að agnirnar fá ekki bestu hröðunarorkuna.
Fyrir púls með litla styrkleiki er lausnin við dreifingu ljósleiðaragler, sem getur leitt leysigeisla í þúsundir kílómetra, en hástyrkur leysir getur skemmt ljósleiðarann. Í grein í öðru tölublaði High Power Laser Science and Engineering 2021 rannsakaði prófessor Marlene Turner og fleiri plasmatrefjar sem notaðar eru fyrir ofurknúna leysi. Plasma getur dregið úr dreifingaráhrifum og leiðbeint leysigeislanum til að lengja hágæða flutningsvegalengd sína. . Rannsóknarhópurinn sýndi lengstu 40 cm hágæða losunar háræðina til þessa.
Hvernig leiðir plasma bylgjuleiðbeinandi leysirinn? Linsan eða ljósleiðarinn getur beygt leysiljósið með sterkustu dreifingarvísitölu dreifingu í miðjunni. Fyrir plasma næst það með lægstu dreifingu rafeindaþéttleika í miðjunni. Smám saman að auka dreifingu rafeindaþéttleika í geislamyndun leiðir til smám saman hækkunar á brotstuðli í geislastefnu, sem er eins og ofurknúin linsa eða leysirör fyrir háaflaflitara.
Hvernig er hægt að búa til slíka plasma? Ýmis tækni hefur verið hrint í framkvæmd hingað til. Í þessari grein notuðu vísindamennirnir gasfyllta safír háræðarrör með rafskautum tengdum báðum endum. Plasma myndast við háspennulosun. Losunarstraumurinn hitar plasma og kælir það nálægt rörveggnum og gerir hitastigið nær rörveggnum lægra. Vegna þess að loftþrýstingur er í jafnvægi eykst rafeindaþéttleiki frá miðju til endanna smám saman, sem leiðir til ofursterkrar ölduleiðara til að leiðbeina leysigeislanum.
Ólíkt kyrrstöðu glerlinsu eða ljósleiðara, er plasmonic bylgjulýsingin endurreist hverri púls. Þess vegna rannsökuðu vísindamenn ítarlega breyturbreytingar hverrar útskriftar og sýndu framúrskarandi stöðugleika og endurtekningarhæfni. Þetta er mjög mikilvægt fyrir hröðunargeislann með margbreytilegum breytingum á hröðun leysivökusviðsins. Rannsakendur komust að því að breyting á bylgjuliðsbreytum í mismunandi losunarferlum er innan við 1%og þéttleiki dreifingarinnar í hverri rás er mjög nálægt. Þetta þýðir að hver leysipúls mun ferðast á sama hátt eftir sömu braut í ölduleiðaranum.
& quot; Þessi vinna sýnir að háræðarrörin geta myndað mjög stöðugt plasma, sem bendir til þess að sveiflur sem fram koma í afköstum hröðunarinnar séu aðallega vegna sveiflna í laserdrifinu og mjög tafarlaus stjórnun leysisviðbragða er nauðsynleg til að tryggja stöðugleiki." California LBNL hröðunartækni Dr. Cameron Geddes, forstöðumaður hagnýtrar eðlisfræðideildar, gaf ofangreindar athugasemdir við þessa vinnu.
Nákvæm stjórn á lögun glerlinsunnar ákvarðar sjónræna afköstin, en það er áskorun að stjórna plasma á sama stigi. Helst er dreifing rafeindaþéttleika parabolic, en í raun er hún ekki lengur parabola langt í burtu frá ás rásarinnar. Rannsakendur komust að því að þetta er mjög mikilvægt í plasma sem sjónaukakerfi til að auka brennipunkt geislans. Með mjög nákvæmri stjórn, nota vísindamennirnir í þessari grein parabolic plasma sem dreift er við miðpunkt leysisins til að leiðbeina leysinum, þannig að gæði geislans mun ekki minnka við útbreiðslu geislans. Útskrift háræðar bylgjuliðs hefur fengið orkusparandi rafeindir í leysir wakefield hröðuninni. Gert er ráð fyrir að 40 cm langa bylgjulið sem rannsóknarhópurinn þróaði muni ýta niður orku til hærra stigs.
