Медь — новый золотой стандарт для ускорителей электронов
Ускорители электронов — удивительные машины, которые могут создавать мощные лучи света, проникать в тайны атомов и молекул, помогать в изобретении новых материалов и лекарств и многое другое. Но как эти машины работают? Откуда берутся электроны, которые ускоряются до огромных скоростей? Для этого нужны специальные устройства, называемые фотоинжекторами. Они состоят из двух основных частей: лазера и фотокатода. Лазер излучает короткие импульсы света, которые попадают на фотокатод — материал, который может высвобождать электроны под действием света. Эти электроны затем собираются и направляются в ускоритель.
Но не все фотокатоды одинаково хороши. Чтобы получить качественный электронный пучок, нужно, чтобы фотокатод обладал высокой квантовой эффективностью — то есть выдавал много электронов на каждый падающий фотон. Кроме того, требуется, чтобы фотокатод имел низкий темновой ток (не выдавал лишних электронов без освещения). И еще важно, чтобы фотокатод был стабильным и долговечным — то есть не разрушался и не менял своих свойств со временем.
Существует много разных видов фотокатодов, но одним из самых распространенных является медь. Медь — хороший проводник, который легко реагирует на свет. Но у нее есть и недостатки. Квантовая эффективность меди весьма низкая — всего 0,01% для зеленого света. Это значит, что для получения достаточного числа электронов нужно использовать очень мощный лазер, что делает систему дорогой и сложной.
Как повысить квантовую эффективность меди? На этот вопрос нашли ответ ученые из Алтайского государственного технического университета вместе с коллегами из Института ядерной физики СО РАН. Они придумали новый способ модификации поверхности медных фотокатодов с помощью нанесения порошка из медных дендритов — это такие разветвленные кристаллы. Благодаря этому поверхность меди становится шероховатой и пористой, как у оксидных катодов. Это приводит к тому, что электроны легче выходят с поверхности и квантовая эффективность повышается.
Новые медные фотокатоды были протестированы на специальном стенде в Институте ядерной физики СО РАН. Там было показано, что они имеют квантовую эффективность до 0,1% для зеленого света и до 0,5% для ультрафиолетового света. Это в 10-50 раз выше, чем у обычных медных фотокатодов. Кроме того, новые фотокатоды имеют низкий темновой ток (порядка 10 нА) и хорошую стабильность в течение нескольких месяцев.
Новые медные фотокатоды с повышенной квантовой эффективностью будут использоваться в электронных фотопушках, которые в настоящее время создаются в Институте ядерной физики СО РАН для новых ускорительных комплексов. Эти комплексы предназначены для генерации синхротронного и свободноэлектронного лазерного излучения, а также для проведения различных экспериментов в области ядерной и плазменной физики, материаловедения, биологии и медицины. Новые фотокатоды позволят получать более качественные электронные пучки с меньшими затратами энергии и ресурсов.
Благодаря новой технологии модификации поверхности медь становится более эффективным материалом для фотокатодов, которые играют важную роль в современной науке и технике.
Но не все фотокатоды одинаково хороши. Чтобы получить качественный электронный пучок, нужно, чтобы фотокатод обладал высокой квантовой эффективностью — то есть выдавал много электронов на каждый падающий фотон. Кроме того, требуется, чтобы фотокатод имел низкий темновой ток (не выдавал лишних электронов без освещения). И еще важно, чтобы фотокатод был стабильным и долговечным — то есть не разрушался и не менял своих свойств со временем.
Существует много разных видов фотокатодов, но одним из самых распространенных является медь. Медь — хороший проводник, который легко реагирует на свет. Но у нее есть и недостатки. Квантовая эффективность меди весьма низкая — всего 0,01% для зеленого света. Это значит, что для получения достаточного числа электронов нужно использовать очень мощный лазер, что делает систему дорогой и сложной.
Как повысить квантовую эффективность меди? На этот вопрос нашли ответ ученые из Алтайского государственного технического университета вместе с коллегами из Института ядерной физики СО РАН. Они придумали новый способ модификации поверхности медных фотокатодов с помощью нанесения порошка из медных дендритов — это такие разветвленные кристаллы. Благодаря этому поверхность меди становится шероховатой и пористой, как у оксидных катодов. Это приводит к тому, что электроны легче выходят с поверхности и квантовая эффективность повышается.
Новые медные фотокатоды были протестированы на специальном стенде в Институте ядерной физики СО РАН. Там было показано, что они имеют квантовую эффективность до 0,1% для зеленого света и до 0,5% для ультрафиолетового света. Это в 10-50 раз выше, чем у обычных медных фотокатодов. Кроме того, новые фотокатоды имеют низкий темновой ток (порядка 10 нА) и хорошую стабильность в течение нескольких месяцев.
Новые медные фотокатоды с повышенной квантовой эффективностью будут использоваться в электронных фотопушках, которые в настоящее время создаются в Институте ядерной физики СО РАН для новых ускорительных комплексов. Эти комплексы предназначены для генерации синхротронного и свободноэлектронного лазерного излучения, а также для проведения различных экспериментов в области ядерной и плазменной физики, материаловедения, биологии и медицины. Новые фотокатоды позволят получать более качественные электронные пучки с меньшими затратами энергии и ресурсов.
Благодаря новой технологии модификации поверхности медь становится более эффективным материалом для фотокатодов, которые играют важную роль в современной науке и технике.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Раскрыта главная тайна антарктического льда: ученые узнали, как и кем была взломана природная защита Шестого континента
Похоже, той Антарктиде, которую мы знаем, приходит конец. Впрочем, это не точно...
Древнеримский артефакт переписывает историю Америки: Колумб был не первым?
Почему находка из индейской могилы почти 100 лет вызывает ожесточенные споры среди археологов и историков?...
Тайна гибели сибирского «Титаника»: почему некоторые детали катастрофы 1921 года неизвестны даже сейчас?
Поразительно, но тогда судьи единогласно оправдали капитана парохода. Так кто же тогда был виновником этого страшного происшествия?...
Еще раз об убийстве Андрея Боголюбского: что рассказали кости погибшего князя?
Профессор судебной медицины поправил историков и выявил неточности древних летописей...
Японец 26 лет ждал, пока раскроют убийство его жены. Часть 2. Расплата
Как наука отменила срок давности у преступления? И какая тайна осталась не раскрытой?...
Японец 26 лет ждал, пока раскроют убийство его жены
Как новейшие технологии помогли сдвинуть с места нераскрываемое дело...
Главный секрет человеческого дыхания: ученые рассказали, почему мы дышим «вахтовым методом»
Эксперты предупреждают: из-за особенности организма многие люди не смогут попасть в космос. Но решение все-таки есть...
Жители Анд переписали свою ДНК: почему горные индейцы пьют ядовитую воду, но чувствуют себя при этом хорошо?
По словам ученых, эволюция сделала красивый и хитрый ход. И это не иммунитет к токсинам, а нечто другое, более интересное...
43 000 черепков открыли тысячелетние тайны Древнего Египта
Почему глиняная библиотека Атрибиса потрясла весь археологический мир?...
Ядерный взрыв на Луне: для чего советские ученые хотели провести такой грандиозный эксперимент?
Зачем России атомный реактор на Луне и как он поможет нам добраться до Венеры?...
Почему эти меры не спасут Антарктиду: пять проектов по спасению ледников оказались провалом
Эксперт жестко проанализировал самые популярные программы по сохранению льда на Шестом континенте. Увы, они оказались невыполнимой фантастикой, причем опасно...