В отличие от видимого света, радиация THz проникает через материалы, такие как пластмасса, картон, древесина и композиционные материалы, делая его превосходной заменой для вредного рентгена используемый в отображении и безопасности.Хотя известно, что электромагнитные волны THz могут нести ультравысокие коммуникации пропускной способности, далеко чрезмерные те из Wi-Fi, это менее известно, что это – очень полезное исследование для обнаружения молекул и анализа полупроводников.Исследовательская группа во главе с профессором Дино Яросцинским, Отдела Стратклайда Физики, показала экспериментально, что беспрецедентно связки высокого обвинения релятивистских электронов могут быть произведены лазерным уэйкфилдским акселератором (LWFA). Они произведены в дополнение к обычным высокоэнергетическим лучам низкого заряда, которые испускаются.
Команда показала, что, когда интенсивный ультракороткий лазерный пульс сосредоточен в газ гелия, плазменный пузырь, перемещающийся в почти, скорость света сформирована. Эти лучи высокого обвинения электронов отличные от обычного низкого заряда (picocoloumb), высокоэнергетические (100 с MeV к ГэВ), связки электрона продолжительности фемтосекунды, которые обычно наблюдаются от LWFA.Исследование было издано в Новом Журнале Физики.
Профессор Яросзынский, директор шотландского Центра Применения Основанные на плазме Акселераторы (SCAPA), кто начал проект, сказал: «Это – беспрецедентная эффективность в этих энергиях THz. Увеличивающаяся доступность интенсивных источников THz приведет к абсолютно новым проспектам в науке и технике.«Новые инструменты для ученых приводят к новым достижениям.
Взаимодействие интенсивной радиации THz с вопросом предоставляет доступ к нелинейным процессам, который позволяет идентификацию обычно скрытых явлений, и также уникальный контроль вопроса, таких как выравнивание молекул, использующих высокие области THz или искажающих структуру группы в полупроводниках.«SCAPA обеспечивает идеальную среду для исследования этих явлений, которые должны привести к новым достижениям в науке. Наши теоретические исследования – первые шаги в этом увлекательном новом направлении».Доктор Энрико Брунетти, Отдела Стратклайда Физики, выполнил большинство моделирований в исследовании.
Он сказал: «Так как обвинение лучей широкого угла увеличивается линейно с лазерной интенсивностью и плазменной плотностью, энергия радиации THz измерит к milijoule-уровням, которые сделали бы интенсивный источник радиации THz с пиковыми мощностями сверх GW, который сопоставим с тем из далеко-инфракрасного лазера на свободных электронах. Оптическое к конверсионной эффективности терагерца заказа 1% может быть достигнуто».Доктор Сюэ Ян, исследователь в проекте от капитала Нормальный Университет, сказал: «Когда электроны пересекают интерфейс между двумя СМИ различной диэлектрической константы, радиация перехода испускается по широкому спектру частот.
«Моделирования показывают, что электронные лучи широкого угла, испускаемые лазерно-уэйкфилдскими акселераторами, могут произвести последовательную радиацию терагерца с 10-ми? J к 100 с? J энергия, когда прошли тонкая металлическая фольга или на границе плазменного вакуума акселератора».Радиация THz – далеко-инфракрасная электромагнитная радиация, у которой есть частота между 0,1 ТГц и 10 ТГц (1 ТГц = 10^12 Гц), который соответствует между серединой инфракрасных и микроволновых спектров.
Вибрационные и вращательные спектральные отпечатки пальцев больших молекул совпадают с группой THz, которая делает спектроскопию THz мощным инструментом для идентификации опасных веществ, таких как наркотики и взрывчатые вещества. Кроме того, радиация THz важна для биологии и медицины, потому что у многих биологических макромолекул, таких как ДНК и белки, есть свое коллективное движение на частотах THz.Радиация THz может также использоваться, чтобы раскрыть запутанность полупроводников и наноструктур, и поэтому является важными инструментами для развития новых электромеханических устройств и солнечных батарей.Много различных методов создания радиации THz существуют, включая ведущие фототоки в полупроводниковых антеннах, возбуждении квантовых скважин и оптическом исправлении в электрооптических кристаллах.
Однако их максимальная мощность ограничена из-за повреждения оптических материалов в больших мощностях. У плазмы, напротив, нет такого ограничения, поскольку она уже сломанаНовое исследование показывает, что они высокое обвинение – nanocoloumb-, и относительно низкая энергия (MeV), связки электрона продолжительности подпикосекунды испускаются в полом конусе с вводным углом почти 45 градусов к оси лазерного луча.
Исследователи показывают, что лазерная энергия может быть эффективно передана очень интенсивному пульсу радиации THz.Исследование финансировалось Научным советом Технических наук и Физики.