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芯片级粒子加速器,硬币大小的地方都能安装?

2023-11-22 17:12:12 综合报道 阅读:
FAU的研究团队开发了一种粒子加速器,成功使用这种纳米级装置来加速电子并获得了显著能量增益,并且这种粒子加速器非常小,仅有0.5mm长,225nm宽,甚至可以装在1美分硬币上···

粒子加速器是物理学领域的重要研究工具,适用于粒子和核物理等广泛的研究课题,在很多人的印象里这种装置都巨大无比,甚至需要挖空半座山才能埋下那巨大的加速管道,但实际上除了在物理领域的应用,粒子加速器在医疗等领域的应用中也有着广泛应用,例如医学成像和产生辐射来治疗肿瘤,所以小型化粒子加速器也是一个非常重要的研究方向。94Zednc

各种类型的粒子加速器都可以使用激光通过被称为“纳米光子加速器”的微小“纳米级”结构将电子加速到接近光速的速度,但这些微型粒子加速器的问题在于,被它们加速的电子并没有表现出像大型粒子加速器那样的显著能量增益,也就是它们没有被显著加速。94Zednc

对此,埃尔朗根-纽伦堡大学(FAU)的研究团队开发了一种粒子加速器,成功使用这种纳米级装置来加速电子并获得了显著能量增益,并且这种粒子加速器非常小,仅有0.5mm长,225nm宽,甚至可以装在1美分硬币上。94Zednc

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两年多前,该研究团队成功使用了一种名为交替相位聚焦的技术来控制真空中的电子流动,这为粒子加速器的研制奠定了基础。而后他们将交替相位聚焦与柱状纳米结构相结合,成功地让被加速的电子获得了12千电子伏(keV),这种能量增益相当于在1V的电势差上移动12,000个电子。虽然增益能量从量上来说并不算多,但从比例上它的实现成功让被加速电子获得了43%的能量增益。94Zednc

目前,FAU的团队正尝试将电子获得的能量增加约100倍,从而使这种纳米粒子加速器适用于医疗应用,研究人员介绍,理想的应用是在内窥镜上放置一个粒子加速器,以便能够直接对体内受影响的区域进行放射治疗。94Zednc

责编:Ricardo
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