ตัวเร่งบนชิป: เทคโนโลยีสามารถSpawnของคนรุ่นใหม่ที่มีขนาดเล็กอุปกรณ์ที่ราคาไม่แพงสำหรับวิทยาศาสตร์การแพทย์

   นักวิจัยใช้เลเซอร์เพื่อเร่งอิเล็กตรอนในอัตรา 10 เท่าสูงกว่าเทคโนโลยีทั่วไปในชิปแก้วนาโนมีขนาดเล็กกว่าเม็ดข้าวล่วงหน้าที่อย่างมากสามารถหดเร่งอนุภาควิทยาศาสตร์การแพทย์

สำเร็จมีรายงานวันนี้ในNature โดยรวมทั้งทีมนักวิทยาศาสตร์จากสหรัฐอเมริกากรมพลังงาน (DOE) SLAC National Accelerator Laboratory และ Stanford University

“เรายังมีตัวเลขของความท้าทายก่อนที่เทคโนโลยีนี้จะเป็นประโยชน์สำหรับใช้งานจริง แต่ในที่สุดมันจะลดขนาดเป็นชิ้นเป็นอันและต้นทุนของ colliders ในอนาคต พลังงานสูง อนุภาคในโลกของอนุภาคมูลฐานและกองกำลัง กล่าวโดย Joel England SLAC physicist  ที่นำการทดลอง “มันยังช่วยช่วยกระชับและเอกซเรย์อุปกรณ์สำหรับการสแกน แพทย์รักษาความปลอดภัยและภาพ และงานวิจัยในวิชาชีววิทยาและวัสดุทางวิทยาศาสตร์”

เพราะจะใช้แสงเลเซอร์เพื่อการค้า และต้นทุนต่ำ เทคนิคการผลิตเป็นจำนวนมาก นักวิจัยเชื่อว่า มันจะตั้งระยะเวลาสำหรับคนรุ่นใหม่ของ “tabletop” อัตราเร่ง

ศักยภาพเต็ม ตัวใหม่ “อัตราเร่งบนไมโครชิป” สามารถกับเร่งเชิงเส้นยาว 2 ไมล์ของ SLAC เพียง 100 ฟุต ปัจจุบัน และส่งล้านเพิ่มเติมอิเล็กตรอนพัลส์ต่อวินาที

สาธิตนี้เริ่มทำการเร่งความเร็วไล่ระดับสี หรือปริมาณพลังงานที่ได้ต่อระยะ 300 ล้านอิเล็กตรอนโวลต์ต่อเมตร ที่นับเป็น 10 ครั้งอัตราเร่งโดยอัตราเร่งเชิงเส้น SLAC ปัจจุบัน

“เป้าหมายของเราที่ดีที่สุดสำหรับโครงสร้างนี้คือ 1 พันล้านอิเล็กตรอนโวลต์ต่อเมตร และเราแล้วหนึ่งในสามของวิธีการในการทดลองครั้งแรกของเรา กล่าวโดย ศาสตราจารย์Stanford Robert Byerr ผู้ตรวจสอบหลักสำหรับงานวิจัยนี้

วันนี้ช่วยใช้ไมโครเวฟเพื่อเพิ่มพลังงานของอิเล็กตรอน นักวิจัยมีการมองหาทางเลือกที่ประหยัดมากขึ้น และเทคนิคใหม่นี้ ซึ่งใช้แสงเลเซอร์รวดเร็วมากขับตัวเร่ง เป็นผู้กำลังนำ

อนุภาคมีเร่งโดยทั่วไปในขั้นตอนที่สอง ก่อน จะมีส่งเสริมเกือบความเร็วของแสง แล้ว อัตราเร่งใด ๆ เพิ่มเติมเพิ่มพลังงานของพวกเขา แต่ไม่ความเร็ว นี่คือการท้าทาย

ในทดลองตัวเร่งบนไมโครชิป อิเล็กตรอนถูกเร่งรัดที่ใกล้ความเร็วแสงในส่วนทั่วไปก่อน แล้ว พวกเขาจะเน้นเป็นช่องสัญญาณเล็ก ๆ ครึ่งไมครอนสูงภายในชิปที่แก้วซิลิก้า เชื่อมกันเพียงครึ่งยาวเป็นมิลลิเมตร ช่องมีการลวดลายกับแนว นาโน(nanoscale) ที่ว่างแม่นยำ แสงเลเซอร์อินฟราเรดส่องแสงในรูปแบบการสร้างเขตข้อมูลไฟฟ้าที่โต้ตอบกับอิเล็กตรอนในช่องเพื่อเพิ่มพลังงานของพวกเขา

เปิดตัวเร่งไมโครชิปเป็นการเร่ง tabletop เต็มเปี่ยมจะต้องใช้วิธีทำให้อัดแน่นรับอิเล็กตรอนถึงความเร็วก่อนเข้าอุปกรณ์

กลุ่มวิจัยร่วมมือในเยอรมนี นำ โดยPeter Hommelhoff ที่ Max Planck Institute of Quantum Optics มีการมองการแก้ไขปัญหาดังกล่าว พร้อมรายงานตัวตรวจทานจริงประสบความสำเร็จในการใช้เลเซอร์การเร่งอิเล็กตรอนพลังงานต่ำกว่า

โปรแกรมประยุกต์ในเครื่องเร่งอนุภาคใหม่เหล่านี้จะไปดีนอกเหนือจากงานวิจัยฟิสิกส์อนุภาค Byer ว่าสารเร่งเลเซอร์สามารถขับแสงขนาดกะทัดรัดเอกซเรย์อิเล็กตรอนอิสระเลเซอร์ เทียบเท่ากับของแหล่ง SLAC Linac Coherent Light  ที่เป็นเครื่องมืออเนกประสงค์สำหรับงานวิจัยที่หลากหลาย

โปรแกรมประยุกต์อื่นอาจมีขนาดเล็ก พกพาแหล่งเอกซเรย์ เพื่อปรับปรุงการพยาบาลคนบาดเจ็บในการรบ แสดงภาพทางการแพทย์ที่ราคาไม่แพงมากสำหรับโรงพยาบาลและห้องปฏิบัติการ ที่เป็นหนึ่งในเป้าหมายของการป้องกันขั้นสูงงานวิจัยโครงการที่หน่วยงาน (DARPA) โปรแกรมขั้นสูงเอกซเรย์รวมแหล่ง (AXiS) ซึ่งบางส่วนได้รับการสนับสนุนงานวิจัยนี้ ทุนหลักสำหรับงานวิจัยนี้มาจากสำนักงานวิทยาการป้องกัน

ดูVideoคลิก: http://www.youtube.com/watch?v=V89qvy8whxY
ขอขอบคุณข้อมูลจากDOE/SLAC National Accelerator Laboratory.
ขอบคุณครับ

Share and Enjoy

  • Facebook
  • Twitter
  • Add to favorites
  • Email
  • RSS

ใส่ความเห็น

อีเมลของคุณจะไม่แสดงให้คนอื่นเห็น ช่องที่ต้องการถูกทำเครื่องหมาย *