Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 2020 годы»

Скачать 0.95 Mb.

Название	Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 2020 годы»
страница	2/20
Дата публикации	03.08.2015
Размер	0.95 Mb.
Тип	Отчет

100-bal.ru > Физика > Отчет

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 20

ВВЕДЕНИЕ

Спектроскопия с временным разрешением примесных состояний в полупроводниках имеет большое значение как с фундаментальной точки зрения, поскольку дает новые знания о физике сильнонеравновесных состояний в полупроводниковых кристаллах при оптическом возбуждении, так и с прикладной. Результаты подобных исследований могут иметь множество различных приложений. Одними из них могут стать полупроводниковые источники стимулированного терагерцового (ТГц) излучения на внутрицентровых или примесно-зонных переходах. Такого рода источники могли бы использоваться в огромном числе различных приложений: спектроскопии газов, твердых тел, плазмы, мониторинге окружающей среды, радиоастрономии, создании новых средств контроля и обнаружения скрытых предметов, разработке методов диагностики в медицине и пр. Другим возможным приложением могут быть детекторы электромагнитного излучения инфракрасного (ИК) и дальнего ИК диапазона на основе кристалла германия, которые так же имеют множество областей применения.

Задачей настоящей работы является проектирование и создание рабочей станции на Новосибирском лазере на свободных электронах, предназначенной для исследований переходных процессов в режиме «накачка – зондирование», а также выполнение экспериментов в терагерцовом спектральном диапазоне. В качестве источника возбуждающего излучения и пробного излучения будет использован Новосибирский лазер на свободных электронах (далее - НЛСЭ). Лазеры на свободных электронах (ЛСЭ), см. [1–4], позволяют получать монохроматическое излучение на любой заданной длине волны, в чем состоит их преимущество перед другими лазерными системами. В мире имеется лишь несколько мощных ЛСЭ [5–7]. В Институте ядерной физики (ИЯФ) продолжается сооружение мощного ЛСЭ. В основе своей полномасштабный мощный лазер на свободных электронах будет иметь четырехдорожечный ускоритель-рекуператор (УР) с максимальной энергией электронов 40 МэВ. Ожидаемый диапазон длин волн излучения полномасштабного ЛСЭ перекроет диапазон от 5 до 240 микрон. В настоящее время на постоянной основе на пользователей работает первая очередь лазера, генерирующая излучение в диапазоне от 90 до 240 мкм. Запущена и в ближайшее время будет доступна пользователям вторая очередь, генерирующая излучение в более коротковолновом диапазоне.

УР первой очереди ЛСЭ [8 – 12] включает в себя полную ВЧ систему (все резонаторы и генераторы) и также инжектор вместе с впускным каналом, но, в отличие от полномасштабного варианта, имеет только одну орбиту. Эта машина запущена в действие в апреле 2003 г. На рисунке 1 показана схема УР первой очереди.

Рис. 1 - Схема первой очереди Новосибирского мощного лазера на свободных электронах. 1 – электронная пушка, 2 – ВЧ резонаторы, 3 – поглотитель, 4 и 5 – зеркала оптического резонатора, 6 – ондуляторы.
Пучок электронов из инжектора с энергией 2 МэВ в основной ускоряющей структуре набирает энергию 12 МэВ и попадает в ондуляторе, где отдает часть своей энергии в излучения. После этого пучок, возвращаясь в основную ускоряющую структуру в замедляющей фазе, теряет энергию практически до энергии инжекции и сбрасывается в поглотитель. Основные параметры УР и собственно ЛСЭ представлены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1 - Параметры УР первой очереди

Длина волны ВЧ, м	1.66
Количество ВЧ резонаторов	16
Амплитуда ускоряющего напряжения на одном резонаторе, МВ	0.7
Энергия инжекции, МэВ	2
Максимальная энергия электронов, МэВ	12
Частота следования сгустков, МГц	5.6 – 22.4
Максимальный средний ток, мА	30
Нормализованный эмиттанс пучка, мм•мрад	30
Энергетический разброс в ЛСЭ, %	0.5
Длина электронного сгуска в ЛСЭ, нс	0.07
Пиковый ток в ЛСЭ, А	20

Таблица 2 - Параметры ЛСЭ первой очереди

Ондулятор:
Длина, м	2×4
Период, мм	120
Количество периодов	2×32
Параметр ондуляторности	0 – 1
Резонатор:
Длина, м	26.6
Радиус кривизны зеркал, м	15
Диаметр выходного отверстия, мм	8
Излучение:
Длина волны, мм	0.09 – 0.24
Длительность импульса, пс	50 - 100
Частота следования импульсов, МГц	5.6 – 22.4
Средняя мощность, Вт	до 500
Минимальная относительная ширина линии	3·10^-3

Рис. 2 - Фотография первой очереди ЛСЭ.
На рисунке 2 показаны УР и ЛСЭ первой очереди. В магнитной системе ЛСЭ использованы два одинаковых ондулятора, включенные последовательно, и магнит-трехполюсник для подстройки фазы. Максимальная мощность ЛСЭ достигается при среднем токе до 20 мА, что соответствует частоте следования электронных сгустков 11.2 МГц. В таком режиме работы ЛСЭ в оптическом резонаторе находятся два световых сгустка. Стандартный режим работы – при частоте 5,6 МГц.

Для продвижения в более высокочастотную часть терагерцового диапазона создана вторая очередь ЛСЭ. Полномасштабный УР использует ту же ускоряющую ВЧ-структуру, что и УР первой очереди, но расположен, в отличие от последнего, в горизонтальной плоскости (см. рисунок. 3). Таким образом, не требуется демонтаж одного для постройки другого. Выбор режима работы осуществляется простым переключением поворотных магнитов. Полномасштабный УР построен по схеме разрезного микротрона, причем рекуперация энергии электронного пучка происходит по той же схеме, что и ускорение, но фазы пролета ускоряющей структуры меняются так, чтобы частицы не ускорялись, а тормозились.

В дальнейшем планируется установить на последнюю (40 МэВ) дорожку УР мощный ЛСЭ ближнего ИК диапазона в области длин волн 5 – 12 мкм, а на вторую дорожку (байпас) установлен еще один ЛСЭ с диапазоном 40 – 100 мкм. Ожидаемая средняя мощность каждого ЛСЭ – 10 кВт.

Рис. 3 - Общий вид магнитной системы ускорителя-рекуператора второй очереди.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 20

Похожие:

	Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования		Отчет о нир (заключительный) Рекомендации по оформлению отчетной документации по государственным контрактам на выполнение нир в рамках федеральной целевой программы...
	Отчет о научно-исследовательской работе «Проведение исследований... Офизическом комплексе мгу-игу для исследования космических лучей сверхвысоких энергий (установки Тунка и шал-мгу) (Астрофизический...		Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы
	Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы		Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы
	Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы		Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы
	Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы		Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы
	Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы		Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы
	Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы		Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы
	Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования		Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Школьные материалы