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
Контрабандисты оккупировали Восточную Африку: зачем черных муравьев тайно вывозят в Китай и Европу?
Эксперты предупреждают: такой вывоз в итоге закончится непоправимой экологической катастрофой...
В мире заканчивается речной песок: чем это грозит человечеству?
Ученые говорят, что это самая не замечаемая, а оттого опасная проблема, которая уже касается миллионов людей...
К 2060 году половина плотин в мире выйдет из строя: США — главные в черном списке
Эксперты говорят: если не принять меры, часть Соединенных Штатов может полностью опустеть...
В России снова захотели строить железную дорогу в Индию: почему не удались прошлые попытки?
Эксперты говорят: дерзкий проект мог бы принести российской казне миллиардные прибыли...
За рамками науки: дети, которые помнят свои прошлые жизни
Ученые говорят, что феномена реинкарнации нет, но факты утверждают обратное...
Кольца на деревьях раскрыли тайну гибели последней империи кочевников в Евразии
Поразительно, но падение Джунгарского ханства началось за тысячи километров от Азии, в Северной Атлантике...
Немецкий ученый был главным в секретной ракетной программе: однажды он вышел из кабинета и исчез навсегда
Как операция «Дамоклов меч» пресекла главную военную операцию целого государства...
Самый наглый археологический фейк в истории: итальянец 20 лет показывал туристам фальшивый амфитеатр Цезаря
Судебный процесс длилось почти десятилетие, но даже сейчас эта история очень далека от завершения...
Тайна огней Марфы, 150 лет не дававшая покоя ученым, похоже, разгадана
Болотный газ? Огни святого Эльма? НЛО? Ответ оказался намного проще и сложнее одновременно...
«Сувенир» от неандертальцев: секреты этих мутаций не разгаданы до конца
Они живут в ДНК 47 000 лет, но почему их совсем нет у африканцев, зато много у жителей Южной Азии...
Этим книгам осталось жить считаные дни: кто охотится на очень редкие экземпляры, а затем уничтожает их?
Эксперты бьют тревогу: это, пожалуй, самый циничный поворот в истории книгопечатания...
Авокадо ежедневно меняет пол, и исследователи, наконец, выяснили, как именно
Почему селекционеры и ботаники ждали этого открытия более 100 лет?...