20:17
Comentarii Adauga Comentariu

_ Suprafețele mai netede fac acceleratoare mai bune

_ Suprafețele mai netede fac acceleratoare mai bune

Cu fiecare nou accelerator de particule construit pentru cercetare, oamenii de știință au ocazia să depășească limitele descoperirii. Dar acest lucru este adevărat numai dacă noile acceleratoare de particule oferă performanța dorită - nu este o minune într-o lume în care fiecare mașină nouă este o premieră de acest fel. La fiecare oportunitate de proiect, cercetătorii încearcă să perfecționeze metodele de pregătire a componentelor cheie, astfel încât să obțină o „mai bună rentabilitate”.

Oamenii de știință Accelerator de la Thomas Jefferson National Accelerator Facility de la Departamentul de Energie al SUA au fost conducând acel proces de rafinare. Bazându-se pe zeci de ani de învățare empirică, ei catalogează modul în care sunt fabricate componentele acceleratorului de particule, cum este micro-rugozitatea suprafeței și modul în care toate acestea afectează performanța componentelor. Scopul lor final este o metodă funcțională pentru investigarea și prezicerea performanței finale a unui accelerator de particule, bazată pe rețeta specifică folosită pentru a-și pregăti piesele.

„Încercăm să găsim o modalitate de a înțelege diferitele lucruri care sunt continuă și apoi, cu această înțelegere, creează un proces care este foarte intenționat”, a explicat Charles Reece, un fizician senior accelerator care s-a retras de la Institutul SRF al Jefferson Lab anul trecut.

Acum, echipa a investigat câteva tratamente reprezentative de suprafață. pentru a le testa metodologia. Ei au descoperit că nu numai că prezice cu succes performanța, ci indică și tratamente de suprafață și mai bune, care nu au fost încă testate la scară largă. Rezultatele apar în Physical Review Accelerators and Beams.

Colatele vertebrale ale tuturor acceleratoarelor de particule avansate sunt structuri numite cavități de radiofrecvență, care sunt de obicei făcute din niobiu metalic. Când sunt suprarăcite la temperaturi apropiate de zero absolut, cavitățile de niobiu devin supraconductoare. Această tehnologie este singura modalitate de a construi acceleratoare de particule la scară largă, eficiente din punct de vedere energetic.

Timp de decenii, oamenii de știință acceleratori au crezut că cele mai bune cavități supraconductoare de radiofrecvență (SRF) au fost făcute din cel mai pur niobiu, fără contaminanți. suprafete. Instalația de accelerare a fasciculului de electroni continuu (CEBAF) a Jefferson Lab, de exemplu, este construită cu cavități de niobiu pur. CEBAF este o facilitate pentru utilizatori ai Biroului de Știință care servește drept casă de cercetare pentru mai mult de 1.900 de fizicieni nucleari din întreaga lume.

În anii mai recenti, cercetătorii DOE au descoperit că un pic de contaminant - de exemplu, azotul - copt pe suprafața niobiului ar putea îmbunătăți performanța unei cavități prin producerea și mai puțină căldură. Acest proces de „dopaj cu azot” a fost descoperit la Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) al DOE. Procesul îmbunătățește performanța prin difuzarea unui pic de azot gazos în suprafața materialului de niobiu.

Performanța cu tratamentele inițiale de dopaj cu azot a fost atât de puternică încât a fost aleasă de două ori pentru îmbunătățirea Linac Coherent Light Source (LCLS) X laser cu raze la Laboratorul național de accelerație SLAC al DOE din California. Fermilab a condus o colaborare cu mai multe laboratoare pentru a stabili rapid noi standarde pentru materialele și metodele de procesare utilizate pentru astfel de acceleratoare de înaltă eficiență.

„Aceste două proiecte folosesc ambele dopaj cu azot, dar două rețete diferite. Și a fost a observat că distribuția câmpurilor de vârf pe care le puteau atinge cavitățile era diferită acum între cele două rețete și deci întrebarea este de ce?" spuse Reece.

Cele două proiecte de modernizare a LCLS sunt LCLS-II și LCLS-II-HE. Proiectul LCLS-II a fost o actualizare pe mai mulți ani, de 1,1 miliarde de dolari, care a adăugat primele componente SRF la mașină. Această actualizare la tehnologia acceleratorului SRF permite laserului să producă până la un milion de impulsuri de raze X pe secundă, de 8.000 de ori mai multe decât predecesorul său. LCLS-II-HE adaugă componente SRF suplimentare pentru a dubla energia LCLS-II. Energiile mai mari vor permite mașinii să producă raze X mai scurte și să acceseze știință suplimentară.

Datorită participării Jefferson Lab la cele două proiecte diferite de upgrade pentru LCLS, echipa a avut o mulțime de informații despre tehnicile de pregătire utilizate. , precum și rezultatele testării performanței componentelor.

„Există o diferență în gradientul de accelerare maximă, în funcție de procesul de dopaj cu azot”, a declarat Eric Lechner, om de știință al personalului Jefferson Lab care a condus efortul de testare. . „Am vrut să aruncăm o privire asupra modului în care rugozitatea suprafeței este diferită între aceste procese și să o comparăm cu performanța măsurată în aceste cavități.”

Studiul s-a concentrat pe efectele electrolușării secvențiale asupra dopatului cu azot. probe de niobiu. După dopare, probele sunt electrolustruite pentru a îndepărta straturile exterioare de pe suprafața cavității. Lustruirea electromagnetică îndepărtează contaminarea suprafeței și netezește suprafața cavității.

Echipa dezvoltase deja o metodă de producere a probelor standardizate și de a le supune unei electrolustruire controlată. Ei au asamblat un set de instrumente nou cu care să măsoare și să analizeze topografia suprafeței pentru a estima impactul acesteia asupra performanței. Aceste instrumente includ microscopia electronică cu scanare, spectrometria de masă cu ioni secundari, microscopia cu forță atomică și difracția cu retrodifuziune a electronilor.

În procesul de dopare cu azot, niobiul este expus la azot gazos timp de două minute la 800 de grade Celsius și în unele cazuri, recoaptă în continuare sau tratată termic în vid la aceeași temperatură. În timpul procesului, nitrururile de niobiu se formează la suprafață și trebuie îndepărtate chimic pentru a recupera o bună performanță RF.

Echipa a reprodus acele procese pe probele lor controlate și apoi a investigat suprafețele așa cum au fost tratate cu trusa de instrumente pentru a vedea cum a evoluat topografia de-a lungul întregii.

Echipa a descoperit că diferențele erau vizibile în special la granițele de niobiu. Aceste limite de cereale se formează pe măsură ce metalul de niobiu folosit pentru a produce cavitățile este transformat în lingouri sau foi. Niobiul este mai întâi topit și, pe măsură ce se răcește, se formează cristale individuale ale metalului. Limitele acestor cristale individuale sunt granițele de granule care pot fi vizibile cu ochiul liber și printr-un microscop.

Ceea ce au descoperit în probele lor a fost că, pe lângă gazul benefic de azot introdus în suprafața niobiul în timpul procesului de dopaj, cristalele mari compuse de nitrură s-au format și s-au aglomerat, de preferință, la unele granițe ale niobiului în timpul procesului de recoacere.

„Este acel gaz din niobiu care face lucrurile bune. cristalele compuse de nitrură de la suprafață sunt o veste cu adevărat proastă, așa că trebuie să le îndepărtăm”, a explicat Reece.

Acele cristale de nitrură au fost îndepărtate în timpul electropoluirii, dar au lăsat în urmă șanțuri triunghiulare adânci în care crescuseră. canelurile amplifică efectiv câmpul magnetic local, limitând cât de „puternic” poate fi ridicat câmpul de accelerare util.

„Deci bănuim că acest lucru se datorează unui proces numit maturare Ostwald, în care nitrururile vor avea tendința de a se aglomera. împreună în timpul procesului de recoacere, formând nitruri mai mari care sunt mai adânci. Și apoi, în timpul procesului de electrolustruire, acel jgheab mai adânc este atacat de preferință. Deci, aveți un șanț mai profund și mai ascuțit. Adânc și ascuțit sunt două calități de rugozitate a suprafeței care sunt dăunătoare pentru performanță”, a clarificat Lechner.

Prea multă electrolustruire pentru a îndepărta nitrururile de cristal și a atenua canelurile ar putea elimina, de asemenea, gazul benefic de azot care a ajutat de fapt la îmbunătățirea performanței.

"Analiza noastră topografică este de acord cu tendința de performanță. observate în proiectul de cercetare și dezvoltare LCLS-II HE, precum și performanța de producție a cavităților pentru LCLS-II și LCLS-II HE, care au avut diferite procese de dopare cu azot”, a adăugat Lechner.

Echipa a subliniat că niobiul obținerea unei performanțe maxime mai mari în câmp a fost mai netedă.

Dar azotul nu este singurul contaminant care arată promițător în îmbunătățirea performanței SRF.

Cercetarea și dezvoltarea de la Fermilab au arătat că tratarea termică a cavităților de niobiu la ~300 °C, folosind un aparat unic de încălzire, a produs performanțe RF asemănătoare cu dopajul cu azot.

Pe baza acestor rezultate, cercetătorii de la High Energy Accelerator Research Organization -- cunoscută sub numele de KEK -- din Japonia și Institutul Chinei de Fizica de înaltă energie a descoperit că obțin eficiențe similare dopajului cu azot printr-un proces mult mai simplu: au copt cavitățile la temperaturi mult mai scăzute în cuptoare cu vid standard - aproximativ 300 până la 400 o Celsius, nu au adăugat azot gazos, apoi doar au clătit cavitățile. și a sărit peste electrolușarea.

Oamenii de știință de la Jefferson Lab și alții au fost atât de intrigați de această premisă încât Reece a lansat o investigație asupra procesului.

El, Ari Palczewski, Lechner și Jonathan Angle, apoi un student absolvent la Virginia Tech, a bănuit că oxigenul este principalul contaminant în noua metodă. Cercetările lor au cuantificat acest proces atât experimental, cât și teoretic, confirmând că oxigenul era aditivul. În timpul coacerii, oxidul nativ al niobiului a dizolvat și a difuzat atomii de oxigen în mod uniform pe suprafața sa.

„Deci, acesta este dopajul cu oxigen, spre deosebire de dopajul cu azot. Se poate face printr-un proces mult mai simplu. Și, deci, acesta este unul. dintre tipurile de probe pe care le-am abordat”, a spus Reece.

Atât dopajul cu azot, cât și dopajul cu oxigen au îmbunătățit eficiența aproape identic, dar deoarece dopajul cu oxigen este mult mai simplu și mai puțin costisitor, Lechner a spus că este considerată opțiunea mai atractivă pentru viitoarele cavități SRF.

„Analiza topografică sugerează că câmpurile de vârf mai mari ar trebui să fie atinse în cavitățile dopate cu oxigen printr-un proces semnificativ mai simplu și mai ieftin”, a spus Lechner.

Laboratorul. continuă să folosească analiza dezvoltată pentru acest studiu, aplicând-o și altor materiale de interes pentru aplicațiile SRF, a spus Lechner.

Între timp, echipa continuă să se îndrepte spre obiectivul lor de a-și îndrepta atenția. ajustarea trusei de instrumente și modelul modului în care diferitele aspecte ale pregătirii suprafeței cavității afectează performanța acceleratorului. În esență, ei caută cum să adapteze economic stratul de suprafață de 1 micron gros al cavităților de accelerație pentru a îndeplini cu încredere cerințele de performanță ale aplicațiilor viitoare.

„Acesta este lucrul cheie aici, nu doar să găsim o rețetă care se întâmplă să funcționeze, dar să înțelegem ce se întâmplă, astfel încât să fim suficient de cunoscuți pentru a o putea personaliza”, a spus Reece. „Pentru a obține o suprafață despre care știi că va fi bună, aceasta este gâsca de aur. Avem nevoie atât de mai puțină căldură, cât și de câmpuri mai înalte, în mod fiabil.”


(Fluierul)


Linkul direct catre Petitie

CEREM NATIONALIZAREA TUTUROR RESURSELOR NATURALE ALE ROMANIEI ! - Initiativa Legislativa care are nevoie de 500.000 de semnaturi - Semneaza si tu !

Comentarii:


Adauga Comentariu



Citiți și cele mai căutate articole de pe Fluierul:

_ Tot ce poate merge prost cu sânii tăi - și ce să faci în privința asta: ghidul definitiv al DR PHILIPPA KAYE

Călin Georgescu are dreptate: O companie din Elveția are cele mai multe nave din Europa, peste 800 de nave

Fiul lui Donald Trump, Donald Trump Jr., condamnă lovitura de stat din România

_ România debutează cu Kosovo în Liga Naţiunilor. Programul naţionalei

_ Polonia verifică dacă judecătorul care a cerut azil în Belarus a fost spion

_ Telescopul Webb probabil că nu a găsit viață pe o exoplanetă — încă

_ VIDEO | Bărbat amenințat și ținut ostatic de fiul său, în București - Intervenție în forță a luptătorilor SAS

"Suntem într-o lucrare unii cu altii Și noi toți cu Dumnezeu "

ÎPS Teodosie Mitropolitul Tomisului: "Noi credem că domnul Georgescu este un trimis al lui Dumnezeu”

_ Utilizarea unei singure imagini pentru a realiza calibrarea pe orbită a distorsiunii lentilelor camerei spațiale

_ Trump și Putin sunt teroarea globaliștilor din Davos: mass-media rusă

_ Controversatul interviu a lui Tucker Carlson cu Vladimir Putin a fost dat publicității

_ Studiul dezvăluie modul în care pădurile de alge au persistat prin valul de căldură marin mare din Pacific din 2014-2016

_ „Deci asta este un Wow!” – CNN reacționează după ce Joe Biden a pierdut în fața „Neangajat” la primarul democrat Dearborn, Michigan (VIDEO)

_ Dan Negru tună la adresa guvernanților: Asta să ne îngrijoreze. Năstase, Steaua sau Halep sunt întâmplări

_ Observațiile aeropurtate ale musonului din Asia văd substanțe care epuizează stratul de ozon ajungând în stratosferă

_ Depozitul de gaz din Europa se golește la cel mai rapid ritm din 2016

Pentru prima dată în 34 de ani se joacă pe față: SOROȘ CONTRA RESTUL ȚĂRII

Sorina Matei despre Lovitura de Stat : Care Putin? Sistemul de la noi se comporta MAI RAU ca Putin

_ A fost descoperit un nou gen de locuitori ai pădurii cu mai multe picioare „cu față străină”.

_ Pierderea zilei: Asistența pentru refugiați �i costă pe contribuabili 20 de miliarde de dolari �n doi ani

Primele douăzeci de companii maritime din lume

_ VIDEO - Noul candidat PSD la Capitală, Gabriela Firea, îi îndeamnă pe bucureșteni să voteze 'util'

_ Căutăm eroi în oamenii obișnuiți: Ajută-ne să oferim speranță Dianei!

_ Planul ascuns al SUA, care aruncă în aer Orientul Mijlociu: adevăratul război abia acum începe

_ ARE SENS PERFECT: Biden iubește „Morning Joe” de la MSNBC și își bazează deciziile pe ceea ce spun oamenii în emisiune

_ Peeling chimic: ce este și cum funcționează

_ Vlad Stancu s-a oprit în serii în proba de 400 m liber, la Mondialele de Nataţie de la Doha

_ A ESTE IMUSCAT: Un Joe Biden confuz se amesteca in jurul restaurantului din Detroit, le spune cinelor neinteresati: „Votati Trump” (VIDEO)

_ Porturile maritime s-au dovedit a fi puncte fierbinți de cancer contagios la midii

_ Bottas, penalizat cu cinci locuri pe grila de start a Marelui Premiu din Las Vegas

_ Ministrul francez de interne Darmanin nu poate fi urmărit penal pentru acuzații de viol, a spus instanța supremă

_ BREAKING: Kyrsten Sinema a ieșit! Senatorul Arizona anunță că va părăsi DC la sfârșitul acestui an (VIDEO)

_ Snowpocalypse Strands șoferi de-a lungul I-90 în zona Lacului Erie

_ Studiul dezvăluie câștigători și perdanți din cauza schimbărilor climatice și a utilizării terenurilor

_ Șeful DNA își ceartă subalternii fără rechizitorii: 'Zero nu se premiază'

_ Mr Bean, acuzat că a ,,stricat" reputaţia maşinilor electrice

_ Acțiunile Lululemon se prăbușesc pe perspectivele consumatorilor precauți

_ Biologii descoperă că creșterea temperaturii accelerează îmbătrânirea țânțarilor, slăbindu-le sistemul imunitar

_ Ibexul alpin devine mai nocturn pe măsură ce temperaturile cresc

_ Peste 140 de americani au fost răniţi în atacurile din Irak, Siria şi Iordania din octombrie 2023 până acum

_ Dr. Phil ajunge la frontiera de sud, îl trântește pe Biden după ce a realizat amploarea adevărată a crizei

_ Astronomii descoperă un protocluster masiv în jurul quasarului luminos

_ Josep Borell reacționează după declarațiile lui Donald Trump: NATO nu poate depinde de capriciile preşedintelui SUA

_ Utilizarea aripilor de libelulă pentru a studia relația dintre structura aripii ondulate și mișcările vortexului

_ „Vânzarea inevitabil de incendiu” a lui 23andMe către „firma de PE de peste mări” ar putea fi un risc pentru securitatea națională

_ Paul Stănescu vine cu lămuriri fulger înainte de ședința coaliției: Nu vă pot spune ce îmi convine mie

_ Megyn Kelly explică de ce Biden nu va face un interviu media �n timpul Super Bowl (VIDEO)

_ Vizualizarea ascensiunii SUA ca principal producător mondial de petrol brut

_ Becker demisionează din funcția de antrenor Rune după patru luni

_ Calvarul trăit de o tânără scoasă 'la produs' de iubit! Bărbatul a amenințat-o, dar a ajuns pe mâna polițiștilor

_ Directorul ANM anunță o schimbare radicală a vremii: revin ninsorile, iar temperaturile vor scădea în toată țara

_ Cercetătorii constată că praful din atmosferă hrănește algele din lacurile de munte

_ Frumusețea țărilor baltice: cu opera sa, prăjiturile exotice și dragostea pentru Churchill, Vilnius din Lituania este o încântare

_ Cifre alarmante: Circa 60.000 de copii din regiunea Sud-Est au cel puţin un părinte plecat la muncă în străinătate

_ Meta va detecta şi eticheta postările create de inteligenţa artificială în contextul alegerilor din 2024

_ Prezenţa la urne la alegerile parlamentare din Iran a fost de aproximativ 40%

_ Caz șocant: O mamă și fiicele ei au fost găsite moarte în casă, la Dâmbovița

_ EXCLUSIV: Președintele GOP din Delaware, Julianne Murray, declară că președintele Trump va câștiga statul de origine al lui Biden după ce a câștigat un proces care interzice buletinele de vot neconstituționale fără scuză prin corespondență

_ Moment inedit cu șeful DNA - Procurorul Marius Voineag, întrebat cât costă ceasul pe care îl are la mână (VIDEO)


Pag.1 Pag.2 Pag.3 Pag.4 Pag.5 Pag.6 Pag.7
Pag.8 Pag.9 Pag.10 Pag.11 Pag.12 Pag.13 Pag.14 Pag.15
Pag.16 Pag.17 Pag.18 Pag.19 Pag.20 Pag.21 Pag.22 Pag.23
Pag.24 Pag.25 Pag.26 Pag.27 Pag.28 Pag.29 Pag.30 Pag.31
Pag.32 Pag.33 Pag.34 Pag.35 Pag.36 Pag.37 Pag.38 Pag.39
Pag.40 Pag.41 Pag.42 Pag.43 Pag.44 Pag.45 Pag.46 Pag.47
Pag.48 Pag.49 Pag.50 Pag.51 Pag.52 Pag.53 Pag.54 Pag.55
Pag.56 Pag.57 Pag.58 Pag.59 Pag.60 Pag.61 Pag.62 Pag.63
Pag.64 Pag.65 Pag.66 Pag.67 Pag.68 Pag.69 Pag.70 Pag.71
Pag.72 Pag.73 Pag.74 Pag.75 Pag.76 Pag.77 Pag.78 Pag.79
Pag.80 Pag.81 Pag.82 Pag.83 Pag.84 Pag.85 Pag.86 Pag.87
Pag.88 Pag.89 Pag.90 Pag.91 Pag.92 Pag.93 Pag.94 Pag.95
Pag.96 Pag.97 Pag.98 Pag.99 Pag.100 Pag.101 Pag.102 Pag.103
Pag.104 Pag.105 Pag.106 Pag.107 Pag.108 Pag.109 Pag.110 Pag.111
Pag.112 Pag.113 Pag.114 Pag.115 Pag.116 Pag.117 Pag.118 Pag.119
Pag.120 Pag.121 Pag.122 Pag.123 Pag.124 Pag.125 Pag.126 Pag.127
Pag.128 Pag.129 Pag.130 Pag.131 Pag.132 Pag.133 Pag.134 Pag.135
Pag.136 Pag.137 Pag.138 Pag.139 Pag.140 Pag.141 Pag.142 Pag.143
Pag.144 Pag.145 Pag.146 Pag.147 Pag.148 Pag.149 Pag.150 Pag.151
Pag.152 Pag.153 Pag.154 Pag.155 Pag.156 Pag.157 Pag.158 Pag.159
Pag.160 Pag.161 Pag.162 Pag.163 Pag.164 Pag.165 Pag.166 Pag.167
Pag.168 Pag.169 Pag.170 Pag.171 Pag.172 Pag.173 Pag.174 Pag.175
Pag.176 Pag.177

Nr. de articole la aceasta sectiune: 10588, afisate in 177 pagini.