2020-03-25 23:22:01
利用激光脉冲快速产生强磁场的新思路

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来自渥太华大学和加拿大国家研究委员会的一组研究人员共同开发了一种使用激光脉冲产生快速强磁场的新方法。在发表在《物理评论快报》上的论文中,研究人员描述了他们的新技术及其使用方式。

在过去的几年中,磁场在包括医学在内的许多研究领域中变得越来越重要。但是,快速产生强磁场的方法一直滞后。在这项新的努力中,研究人员找到了一种方法来克服与先前尝试加快磁场产生相关的问题。

这项新的工作建立在先前尝试使用激光来加快该过程的尝试的基础上—这些实验通常用于将等离子体中的电子推向一个环路,但是这种设备需要非常强大的激光,这些激光只能在少数几个研究地点使用。另外,在先前尝试使用激光器的过程中,研究人员将其激光器配置为气体中的光学涡旋。研究人员通过这项新的努力提出了一种方位矢量激光束。在这样的系统中,电场线应采取围绕中心束轴的圆形。该系统在该区域的环形部分中强度最高。这应该允许在环周围发送电子,从而在电子束方向上产生磁场。研究人员的想法还引入了第二个激光器,其频率调谐为第一束激光的两倍。这改变了过程的时间,使电场在其峰值处移动。

他们的想法的模拟表明,如果使用11.3焦耳的主激光脉冲,并添加1.9微焦耳的倍频脉冲作为第二个激光器,则该系统将能够在50飞秒内打开8特斯拉场。研究人员指出,这种设置可以在典型的实验室环境中使用,尽管他们可能会破坏正在研究的磁性样品。他们认为,可以通过将样本移到远离磁场的位置来减少这些问题。他们进一步建议,根据他们的想法建造的设备可以用于需要快速开关的光电设备。

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