В ИЯФ СО РАН собрали СВЧ-фотопушку для ультракоротких электронных пучков
Фотопушка выводит электроны с катода под действием лазера. Такие пучки нужны для изучения структуры веществ на атомном уровне. Первая версия собрана, пока без СВЧ-мощности.
В Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) разрабатывают фотопушку — устройство, которое получает ультракороткие электронные пучки. Для сравнения: стандартный продольный размер электронного пучка в синхротроне СКИФ около сантиметра, а с фотопушкой его можно уменьшить до долей миллиметра.
В фотопушке электроны выходят с катода, который освещает лазер, — работает фотоэффект. Чем короче лазерный импульс, тем короче пучок на выходе. Заряд, размер и угловая расходимость пучка зависят от лазерного пятна, его интенсивности и материала катода. Для чистки катода, получения пучка и минимизации углового распределения нужны три режима лазерной системы. Систему управления лазером разработали вместе с Институтом автоматики и электрометрии СО РАН (ИАиЭ СО РАН).
По словам младшего научного сотрудника Кристины Сибиряковой, для пико- и фемтосекундных пучков с большим пиковым током термопушка уже не эффективна, поэтому нужны фотопушки и фотокатоды. Такие короткие пучки с большим зарядом нужны для сверхбыстрой электронной дифрактометрии, которая позволяет изучать внутреннюю структуру материалов на атомном уровне в реальном времени.
В планах — лабораторный стенд на основе СВЧ-фотопушек для таких исследований; это актуально для биомедицины и фармацевтики. Сейчас их можно проводить на пользовательских станциях Новосибирского лазера на свободных электронах (ЛСЭ), станция «Структурная диагностика» ЦКП «СКИФ» запланирована. Преимущество фотопушек в том, что они помещаются в стандартную комнату, а ускорительный комплекс СКИФ и ЛСЭ занимают сотни квадратных метров.
На данный момент в ИЯФ СО РАН собрали фотопушку с системой синхронизации лазерного и СВЧ-излучения. Первая итерация прошла холодные измерения без СВЧ-мощности, на них получены нужные распределения полей и частоты. Впереди сборка и запуск стенда для проверки вакуумной прочности, подача СВЧ-мощности в фотопушку и изучение темновых токов.
СВЧ-фотопушка – это весьма продвинутый источник электронного пучка высокого качества, то есть с ультракороткой длительностью и малым эмиттансом
Такие приборы востребованы в системах инжекции ЛСЭ и источников синхротронного излучения, применяются в электронных микроскопах.
Комментарии
Пока никто не написал. Будьте первым.