laserově řízené urychlování částic
DESCRIPTION
Laserově řízené urychlování částic. Jaroslav Švec Ondra Horský Garant projektu Míra Krůs. Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti. O co jde?. Vývoj intenzity laserů Výhodné oproti elektromagnetickým typům urychlovačů pole:TV/m oproti MV/m - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/1.jpg)
Jaroslav ŠvecOndra Horský
Garant projektu Míra Krůs
Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme
do vaší budoucnosti
![Page 2: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/2.jpg)
![Page 3: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/3.jpg)
Energie ~ 3 MeV Rychost už kolem 0,99 c
Energie 150 Gev Rychlost se ale zvětší relatině nepatrně na 0,999…9
c
V podstatě jde tedy spíše o zvětšování energie částic, než jejich urychlování!
![Page 4: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/4.jpg)
Dvě cesty vývoje
![Page 5: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/5.jpg)
![Page 6: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/6.jpg)
Dvě cesty vývoje
Elektronů – náš cíl(energie dodaná během mnohem kratší
doby)
Iontů – většina naší práce
![Page 7: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/7.jpg)
Postupující impuls odděluje elektrony od iontů a vytváří za sebou postupující elektrické pole
Elektrony jsou urychlovány potenciálem v plazmatu za laserem
![Page 8: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/8.jpg)
Krátkého laserového pulsu (<1 picosekunda)
Délka pulzu odpovídá hustotě plazmatu Rychlost vlny menší než rychlost světla -
elektrony (pohybující se rychlostí světla) utečou z příznivé urychlovací fáze a začnou se zpomalovat - omezená urychlovací délka
![Page 9: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/9.jpg)
Řadou pulzů se docílí rezonančního růstu vln, (účinky jednotlivých pulzů se sečtou)
Ve fázi návrhů
Výhoda: není nutný výkonný laser Nevýhoda: nutnost vysoké přesnosti
( načasování na femtosekundy, optická dráha přesná na mikrometry)
![Page 10: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/10.jpg)
Navrhovaná dříve (LWFA – krátkovlnné lasery s vysokou intenzitou, pulzy nebyly dostupné.)
Dva dlouhé laserové svazky s mírně odlišnou frekvencí kdy ω1 – ω2 = ωp, kde ωp
je frekvence plazmatu.
Pulzy interferují a rezonančně budí vlny
![Page 11: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/11.jpg)
Pro danou délku pulzu, hustota plazmatu je větší než pro LWFA vyšší urychlovací pole
Interakce pulzu s plazmatem způsobí, že dlouhý pulz je rozdělen na řadu krátkých
Více nestabilní než LWFA
![Page 12: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/12.jpg)
Analogické LWFA, místo laserového pulzu je použit intenzivní elektronový svazek
Výhoda: (oproti LWFA) vlna se pohybuje rychlostí světla - není omezena interakční délka
Omezení: energie se maximálně zdvojnásobí
![Page 13: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/13.jpg)
![Page 14: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/14.jpg)
![Page 15: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/15.jpg)
![Page 16: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/16.jpg)
![Page 17: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/17.jpg)
Svazek musí být homogenní v celém průřezu Jedná se o prostorovou filtraci (odstraní halo
způsobené rozptylem na vzduchu)
http://www.pals.cas.cz/pals/pac225ma.htm
![Page 18: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/18.jpg)
Zvětšují průměr laserového svazku tak, aby odpovídal průměru vstupní apartury následujícího zesilovače.
http://www.pals.cas.cz/pals/pac225ma.htm
![Page 19: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/19.jpg)
![Page 20: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/20.jpg)
Udržují valenční elektrony plynu v zesilovačích v ionizovaném stavu pomocí UV záření. Při průletu laserového záření dochází k navrácení excitovaných elektronů na svou původní energetickou hladinu a vyzáření fotonu ve stejné fázi.
![Page 21: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/21.jpg)
![Page 22: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/22.jpg)
1) Thomsonův rozptyl
2) Interferometrie
3) Holografie
4) Stínografie
![Page 23: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/23.jpg)
Diagnostika laseru
Určení teploty Te a elektronové hustoty plazmatu ne
![Page 24: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/24.jpg)
Příčný profil hustoty plazmatu
Zpracování celého obrazu – fázový posun jako funkci jak radiální tak axiální polohy
![Page 25: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/25.jpg)
Zobrazení brázdové struktury
Užití: zobrazení bublinové struktury
Referenční pulz před pumpovacím pulzem
Sondovací pulz za pumpovacím pulzem
![Page 26: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/26.jpg)
Modifikovaná holografie Zobrazení amplitudy místo fáze
Odvozuje laserem indukovanou strukturu plazmatu ze změn v amplitudě sondovacího pulzu
Sondovací pulz se v čase překrývá s pumpovacím pulzem a
![Page 27: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/27.jpg)
Při urychlováni iontů nechceme, aby nám v plazmatu vnikaly vlny, jako tomu je u elektronu!
Laserem urychlené protonové svazky jsou koncentrované, ultrakrátké, ultraintezivní
![Page 28: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/28.jpg)
Protonová terapie
Protonové zobrazování
Iontové zažehnutí fúzních terčů
![Page 29: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/29.jpg)
RPA (Radiation Pressure Acceleration)
TNSA (Target Normal Sheat Acceleration )
![Page 30: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/30.jpg)
Dvě cesty vývoje
Zatím pouze teoretická metoda
Urychlí se celá fólie – dojde k protržení
![Page 31: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/31.jpg)
Výhoda – urychlení pouze směrem šíření pulzu
![Page 32: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/32.jpg)
Urychlení v obou směrech
![Page 33: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/33.jpg)
![Page 34: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/34.jpg)
• Parabolické zrcadlo
• Urychlovaný terč ( Al fólie)
• Schématické rozmístění čidel
• 4 Faraday Cup ke snímání energie urychlených částic
![Page 35: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/35.jpg)
![Page 36: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/36.jpg)
![Page 37: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/37.jpg)
![Page 38: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/38.jpg)
![Page 39: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/39.jpg)
![Page 40: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/40.jpg)
• Rozklad signálu podle frekvence
• Ostré oříznutí a pozvolné potlačování nežádoucích frekvencí
• Úpravy v matlabu (oříznutí os)
![Page 41: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/41.jpg)
• Využití vysokých frekvencí (šumu)
• Interfernce, druh šumu
![Page 42: Laserově řízené urychlování částic](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062802/5681447e550346895db113e9/html5/thumbnails/42.jpg)
• Využití nízkých frekvencí (nosné vlny)
• Průběh měření