바카라 룰저 플라즈마 가속도가있는 세계 최초의 성공적인 단색 전자 빔 세대

에너지 기술 연구 부서 (Energy Technology Research Division), 히로 로키 요시카와 (Hiroyuki), 국립 고급 산업 과학 기술 연구소 (이하 "AIST"라고 불림) 및 가속기 물리 공학부 (Yamada Satoshi 감독), 중국 의학 센터 (이하 "무선 연구 Institute")로 언급 된이 확인자로 언급 된 세계 최초의 초고속으로 언급 된 묘기로 언급되었습니다 바카라 룰저 혈장 가속 실험 장치를 사용한 고 에너지 전자 빔

단일 컬러 울트라 쇼트 펄스 고 에너지 전자 빔 (단일 컬러 전자 빔)는 암 진단 및 치료의 의료 분야에 필수적인 기술이 될뿐만 아니라 화학 반응의 초고속 현상을 밝히고 제어하는 ​​데 필수적인 기술이 될 것으로 예상됩니다 일반적으로, 단색 전자 빔은 고전압 및 고전압을 갖는 데 사용되어왔다마이크로파가속기에 의해 생성되었습니다 고정밀 의료 실험 및 고속 화학 반응 실험에서 실험적으로 사용되어왔다 그러나 기존의 가속기는 비행장만큼 거대하며 고전압과 고전력이 필요하므로 처리하기가 어려워 의료 및 산업 분야에서 사용하기가 어렵습니다

　바카라 룰저 플라즈마 가속기기존의 가속기와는 완전히 다른 원리를 기반으로하며, 고 에너지 가속기를 초대형 순서를 작게 만들 수 있습니다 바카라 룰저 혈장 가속기에서, 전자 빔은 바카라 룰저와 플라즈마의 상호 작용에 의해 가속되므로 원칙적으로 금속 표면의 유전체 파괴로 인해 발생합니다가속 그라디언트에는 제한이 없으며, 기존 가속기의 가속 구배 (단위 길이 당 가속 에너지)를 생성 할 수 있습니다 이를 통해 가속기는 기존의 가속기의 수백 분의 1에서 천 분의 1로 길이를 유지할 수 있으며 전 세계 국가에서 연구 개발이 수행되고 있습니다 그러나 지금까지 바카라 룰저 혈장 가속기는 특정 에너지 만있는 전자 빔 (단색 전자 빔)을 생성 할 수 없었습니다 의료 또는 산업 응용 분야에 적용 할 때, 전자 빔에 다양한 에너지가 혼합되면 불필요한 에너지의 전자 빔을 자르고 에너지를 선택하기위한 장치, 절단을위한 장치를 보호하고 2 차 생성 고 에너지 방사선을 차폐하는 장치를 자릅니다 이것은 전체 장치를 더 크게 만들고 바카라 룰저 플라즈마 가속기의 실제 적용에 대한 전망은 없습니다

AIST와 R & D는 전보다 약 1 배, 입방 센티미터 당 10 배 더 높습니다²⁰2 Terawatts (1 Terawatt : 1 조 와트) 전자 밀도 (실온에서 공기 밀도에 해당)매우 높은 강도 바카라 룰저50 펨토초 (1 폰토콘 : 1 조 초) 및 약 05mm 길이의 혈장에서 7 MeV (1 MeV : 백만전자 ​​볼트)의 에너지를 갖는 단색 전자 빔이 성공적으로 생성되었다 또한, 혈장 측정은 전자가 분명하다플라즈마 웨이브에 의해 가속되고있는 증거를 포착했습니다

바카라 룰저 플라즈마 가속기로부터의 단색 전자 빔의 생성은 전통적으로 의문을 제기했지만,이 성공은 바카라 룰저 플라즈마 가속기의 실제 적용을위한 주요 단계이다

가속기는 기본 과학뿐만 아니라 의료 및 산업에서도 유용 할뿐만 아니라 비싸뿐만 아니라 대규모 시설에서도 유용하여 어디서나 쉽게 사용할 수없는 상황에 처하게됩니다 그러나 기존의 가속기와 완전히 다른 원리를 사용하여 가속기를 작동함으로써 고 에너지 가속기를 크기로 크기가 큰 것으로 만들 수 있습니다

방법 중 하나가 될 것으로 예상되는 바카라 룰저 혈장 가속기에서 기존의 금속 전극 대신 플라즈마 (이온화 가스)를 사용하고, 전자 레인지 대신 더 높은 주파수 플라즈마 파를 사용하여 전기 절연 붕괴의 제약 조건이 제거되며, 이로 인해 바카라 룰저 혈장 가속기는 수백 번도 가속도를 생성 할 수 있습니다 기존의 가속기 즉, 동일한 가속 에너지를 갖는 빔을 생성 할 때 가속기의 길이를 전통 빔의 약 1 천 분의 약으로 줄일 수 있습니다

운전 바카라 룰저도 더욱 통합되고 있으며, 이제 10- 테라 와트 바카라 룰저조차도 여러 미터 광장에 적합 할 정도로 큽니다 크기가 감소함에 따라 가속기의 개발주기가 단축되고 가격은 몇 배나 떨어질 것이며, 사용이 더 인기가있을 것으로 예상됩니다

바카라 룰저 플라즈마 가속도에 대한 최근의 연구는 최대 에너지가 600 MeV에 도달하지만 모든 성분을 함유 한 전자 빔 (소위 흰색 빔)만이 저에너지에서 고 에너지까지에 이르는 실험을보고했습니다 실질적으로, 단색 전자 빔이 필요하므로, 나머지 불필요한 에너지 빔은 다양한 에너지와 혼합 된 빔에서 필요한 에너지 빔을 선택하는 장치를 통해 폐기되어 낭비적이고 위험합니다고 에너지 2 차 방사선이것은 출시됩니다 단색 전자 빔을 생성 할 수있는 바카라 룰저 플라즈마 가속기가 실현되면 고품질의 고 에너지 빔이 쉽게 얻을 수 있으며 미국과 전 세계에서 개발 경쟁이 개최됩니다

AIST (1993 년, 전자 기술 연구소 인 Institute of Technology가 가속기 및 응용 프로그램을 만들기위한 연구 프로젝트 였을 때,이 연구는 교육, 문화, 스포츠 및 기술 연구 기금과의 공동 작업에서 원자력 에너지위원회의 평가를 바탕으로 수행되었습니다 (2000-2004) 및 국립 라디오 및 의학 연구소 (기타 참여 기관 : 히로시마 대학교 오사카 대학교, 오사카 대학교, 도쿄 대학교, 일본 원자 에너지 연구소 캔 사이 리서치 연구소), 의료 신청을위한 "소규모 가속기 개발 프로젝트"를 통해 수행되었습니다

바카라 룰저 플라즈마 가속기의 원리는 고밀도입니다초음속 가스 제트기로 조사 될 때, 바카라 룰저 펄스는 가스를 통해 혈장으로 전환하는 동안 가스를 통해 밀집되어 플라즈마에 고속으로 움직이는 밀도가 높고 플라즈마 파동을 생성하여 플라즈마 웨이브에 의해 포획 된 전자가 널리 퍼져서 전진하고 전자식으로 뿌려 지도록한다

그러나, 바카라 룰저/플라즈마 가속기에서, 가속 에너지는 개별 전자가 플라즈마 파의 기울기에있는 위치에 따라 다르므로 (파도 라이딩의 타이밍은 다릅니다), 생성 된 전자 빔은 다양한 에너지의 전자와 혼합되어 있으며, 특정 에너지의 빔 만 생성하는 것은 불가능하다고 생각되었다 (Mochromasom Electron Beams)

이 성공적인 단색 전자 빔 생성은 입방 센티미터 당 10 개이며, 기존 바카라 룰저 플라즈마 가속기에 사용되는 플라즈마보다 높습니다²⁰이것은 50 개의 펨토초에 대한 초고 강도 2 Terawatt 바카라 룰저를 조사함으로써 실온에서 약 10 대기의 전자 밀도가있는 혈장으로 얻어졌으며, 길이는 약 05 밀리미터입니다 생성 된 단색 전자 빔은 7 meV의 에너지를 나타내며 [도 2 참조], 단색 전자 빔은 플라즈마 파 신호가 나타날 때만 얻어진다는 것이 밝혀졌다 [그림 3 참조]

바카라 룰저 플라즈마 가속기는 가속기 자체를 기존의 가속기 크기의 수백 분의 1로 만들 수있을뿐만 아니라 전자 빔을 구부리기 위해 큰 전자기가 필요하지 않으므로 가속기로 매우 효율적입니다 또한, 바카라 룰저 혈장 가속기에는 고출력 마이크로파가 필요하지 않기 때문에, 단색 전자 빔은 이전보다 더 쉽게 얻을 수 있습니다

이러한 성공은 높은 에너지 생성기 인 가속기의 소형화 일뿐 만 아니라 모든 사람이 안전하고 안전하게 처리 할 수있는 바카라 룰저 및 플라즈마 가속기를 실현하는 주요 단계이며, 의료 응용 분야의 응용 분야 및 초고속 화학 반응의 적용 및 제어를 촉진하는 것으로 생각됩니다 앞으로, 우리는 추가 고급 전자 빔 적용을 위해 더 높은 에너지를 갖는 우수한 단색 특성을 갖는 전자 빔을 생성하기 위해 연구 개발을 수행 할 계획이다

◆ 단일 컬러 전자 빔

완전한 에너지가있는 빔 "광학"이라는 용어에서 비롯됩니다 빛은 파장 (에너지)에 따라 다른 색상을 가진 것으로 보입니다 햇빛과 같은 모든 파장 (에너지)의 빛과 혼합 된 빛을 "백색광"이라고합니다 대조적으로, 바카라 룰저와 같은 단일 파장 (모노 에너지)을 갖는 빛을 "단색 광"이라고합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 마이크로파

매우 높은 주파수를 가진 전자기파 (무선 파)을 나타냅니다 짧은 파장이기 때문에 초-쇼트 파도라고도합니다 그것은 텔레비전과 바카라 룰더 라디오 파도에 사용되며 집에서는 전자 레인지에도 사용됩니다 더 높은 주파수는 전기 단열재의 파괴에 저항력이있어서 작은 가속기를 만들 수 있지만 고출력 전자 레인지를 생산하기가 어려워집니다 가속기는 Klystron이라는 큰 진공관을 사용하여 전자 레인지를 생성합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 가속기

에너지를 증가시키기 위해 입자를 빛의 속도에 가까운 속도로 가속화하는 장치 전기 입자는 전기력으로 가속됩니다 전기력을 생성하는 방법에 따라 다양한 방법이 있습니다 모든 시스템에서는 좁은 공간에 매우 높은 전압을 적용하면 번개와 같은 전기 절연 고장으로 인해 장치가 분해 될 수 있으므로 전통적인 가속기는 소형화가 제한되어 있습니다 가속기를 초대 크기로 만들려면 유전체 파괴의 한계를 초과해야합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 바카라 룰저 플라즈마 가속기

강력한 바카라 룰저 펄스는 플라즈마에 빛의 속도로 많은 정전기 전자 전자를 생성합니다 파동 라이딩과 동시에 정적 전기파에 의해 구동되는 전자를 사용하는 가속기는 거의 파도의 속도로 가속됩니다 바카라 룰저 플라즈마 가속기의 가속도는 현재 가속기보다 백 배 이상 높아서 가속기를 초강화 할 수 있습니다 이러한 이유로, 바카라 룰저 혈장 가속기는 21 세기의 가속기가 될 것으로 예상된다 바카라 룰저 혈장 가속의 원칙은 약 30 년 전 Tajima Toshiki 박사 (현재 캔자이 원자력 연구소의 캘리포니아 주 캘리포니아 대학교) 교수 (현재는 로스 앤젤레스 대학교)에 의해 제안되었지만, 원칙 데모는 바카라 룰저 기술이 개발되기 위해 약 10 년을 기다려야했다 원칙 데모 후, 가장 높은 에너지 및 가속 구배 (가속도 강도)에서 발전이 있었지만 가장 큰 문제는 에너지가 단색이 아니라는 것입니다[참조로 돌아 가기]

◆ 가속 그라디언트

특정 길이에서 얻은 에너지 가속 큰 가속 구배는 큰 에너지의 빔을 생성 할 수 있지만 짧은 (작은) 가속기는 필요한 에너지 빔을 생성 할 수 있습니다 가속 구배의 크기는 기존의 가속기의 파괴로 인한 제한으로 인해 수백만 전자 볼트 1 % 정도입니다 바카라 룰저 플라즈마 가속도는 수십억 전자 볼트 퍼센트에 도달 할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 매우 높은 강도 바카라 룰저

출력이 1 Terawatt 이상의 바카라 룰저를 말합니다 시간의 길이는 100 펨토초 길이이기 때문에 에너지는 작고 크기는 비교적 작으며 몇 미터의 정사각형입니다 오늘날, 20 개의 Terawatt 바카라 룰저가 시장에서 사용할 수 있으며 크기는 거의 변경되지 않습니다 반사기 (렌즈와 유사하게 작동 함)로 좁아지면 초점 밝기는 평방 센티미터 당 10입니다¹⁸와트보다 강할 수 있습니다 (1 조만대 와트) 이 강력한 밝기는 즉시 물질이 혈장이되게하고, 그 안의 전자는 거의 빛의 속도로 날아가 상대 론적 움직임을 유발합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 전자 볼트

에너지 단위 전자가 1 볼트의 전압으로 가속되면 전자의 운동 에너지는 1 전자 볼트 (EV), 16 × 10^-19Joule에 해당합니다 전자의 백만 전자는 빛보다 약 95% 빠릅니다[참조로 돌아 가기]

◆ 플라즈마 웨이브

혈장에서 전자의 조밀 한파를 말합니다 혈장은 양이온과 전자의 가스 혼합물이며, 이온은 전자보다 무거운 순서이므로 이온이 짧은 기간 동안 멈출 것이라고 가정 할 때 전자의 움직임 만 고려하는 것이 가장 좋습니다 혈장 내에서 전자가 배제 (또는 수집) 될 때, 정전기에 의해 생성 된 힘에 의해 전자가 유인 (또는 반발)됩니다 이것을 반복함으로써, 전자의 두껍고 얇은 부분은 혈장을 통과합니다 다시 말해, 정전기파가 전송됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ 고 에너지 2 차 방사선

고 에너지 입자에 의해 생성 된 방사선 (의도되지 않음) 주로 차단하기 어려운 고 에너지 감마선과 중성자 광선을 생성합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 초음속 가스 제트기

고압 가스의 흐름이 로켓 노즐처럼 좁아지고 직경을 점차 넓히면 가스의 유속은 소리의 속도를 초과하여 초음속이됩니다 초음속 흐름에서, 가스의 유속은 가스가 측면으로 퍼지는 속도 (음파 속도)보다 크기 때문에 진공과 가스 사이의 명확한 경계를 얻을 수있다 가스 유속 대 음소의 비율을 마하 수라고합니다[참조로 돌아 가기]