Breaking News

Breaking

Post Top Ad

Your Ad Spot

Friday, March 11, 2022

يتم تصنيع ليزر عالي الطاقة لمنشأة تجريبية جديدة

LLNL يبني ليزر عالي الطاقة لمنشأة تجريبية جديدة في SLAC

يعمل الباحثون في “كوخ MEC” في قاعة التجارب البعيدة LCLS التابعة لـ SLAC. ينشئ نظام الليزر البصري MEC درجات حرارة وضغوطًا شديدة في المواد ويلتقط شعاع ليزر LCLS للأشعة السينية استجابة المادة. الائتمان: مات بيردسلي / SLAC.

يتم الاستفادة من قيادة مختبر لورنس ليفرمور الوطني في تطوير ليزر عالي الطاقة لتوفير مكون رئيسي لترقية كبيرة لمصدر Linac Coherent Light Source (LCLS) التابع لمختبر المسرع الوطني SLAC.

على مدى السنوات العديدة القادمة ، سيقوم برنامج تقنيات الفوتون المتقدمة (APT) التابع لشركة LLNL بتصميم وبناء واحد من أقوى بيتاوات في العالم (كوادريليون واط) للتركيب في منشأة تجريبية تمت ترقيتها في الظروف القاسية (MEC) في LCLS ، بتمويل من مكتب العلوم – برنامج دمج علوم الطاقة التابع لوزارة الطاقة.

سوف يقترن الليزر الجديد بليزر الإلكترون الخالي من الأشعة السينية LCLS (XFEL) لتعزيز فهم فيزياء كثافة الطاقة العالية (HED) وفيزياء البلازما وطاقة الاندماج وتفاعلات الليزر والبلازما والفيزياء الفلكية وعلوم الكواكب وغيرها من الفيزياء الفيزيائية الظواهر.

يستخدم مرفق MEC الحالي أشعة الليزر الضوئية المقترنة بنبضات ليزر الأشعة السينية من LCLS لاستكشاف خصائص المادة في درجات الحرارة والضغط القصوى. أنتجت تجارب MEC علمًا رائدًا ، مثل الملاحظات الأولى لـ “مطر الماس” في ظل ظروف يعتقد أنها موجودة في أعماق الكواكب الجليدية العملاقة مثل أورانوس ونبتون.

يتم تحفيز ترقية MEC (MEC-U) جزئيًا عن طريق زيادة الدعوات إلى الولايات المتحدة لإعادة تأسيس ريادة عالمية في تكنولوجيا الليزر عالية الطاقة ، كما هو الحال في تقرير الأكاديميات الوطنية للعلوم والهندسة والطب لعام 2018 ، “الفرص في الليزر فائق السرعة المكثف: الوصول إلى الضوء الأكثر سطوعًا. “

تشارك SLAC مع LLNL ومختبر جامعة روتشستر لطاقة الليزر (LLE) لتصميم وبناء منشأة MEC-U في كهف جديد تحت الأرض. الليزر LLNL المصنف (RRL) ، القادر على إطلاق ما يصل إلى 10 هرتز (10 نبضات في الثانية) ، ويغذي ليزر كيلوجول عالي الطاقة الذي طورته LLE منطقتين تجريبيتين جديدتين تحتويان على غرفة مستهدفة ومجموعة من التشخيصات المصممة لعلوم HED.

إن LCLS ، جزء من مسرع الجسيمات الخطي الذي يبلغ طوله ميلين من SLAC في مينلو بارك بولاية كاليفورنيا ، قادر على توصيل 120 نبضة من الأشعة السينية في الثانية ، كل واحدة تستغرق بضع فمتوثانية (أرباع المليون من الثانية). ستوفر ترقية متزامنة يطلق عليها LCLS-II مليون نبضة في الثانية في حزمة أشعة سينية شبه مستمرة والتي ، في المتوسط ​​، ستكون أكثر سطوعًا بـ 10000 مرة وستضاعف طاقة الأشعة السينية التي يمكن تحقيقها سابقًا.

قال آلان فراي ، مدير مشروع MEC-U: “الليزرات الجديدة عالية الطاقة التي صممها ليفرمور وروشيستر هي رائدة عالميًا في حد ذاتها”. “اقترانهم بـ LCLS يزيد بشكل كبير من فائدتهم العلمية وسيكون الجمع قدرة غير مسبوقة.”

LLNL يبني ليزر عالي الطاقة لمنشأة تجريبية جديدة في SLAC

تصميم مفاهيمي لكهف MEC-U الجديد في نهاية LCLS XFEL. ستشمل المنشأة مساحة ليزر كيلوجول (kJ) LLE ، ونظام ليزر LLNL المقدر بـ 10 هرتز / بيتاوات / نظام ليزر طويل النبضة ، وغرفة هدف رئيسية ، وموقع تفاعل ثانٍ متعدد الأغراض أسفل الغرفة المستهدفة الرئيسية. الائتمان: Gilliss Dyer / SLAC.

“مع ليزر 10 بيتاوات الذي نبنيه ، جنبًا إلى جنب مع ليزر الضغط طويل النبض من LLE وقدرات LCLS المطورة ، ستصبح LCLS ومنشآتها MEC-U الرائد في الولايات المتحدة للليزر بمعدل تكرار عالٍ قال فينسينت تانج ، مدير برنامج NIF & Photon Science لكثافة الطاقة العالية وأنظمة الفوتون ، إن تجارب HED مدفوعة “.

وأضاف تانغ: “إن الجمع بين أحدث وأفضل تقنيات الليزر فائق السرعة مع خط شعاع LCLS في منشأة MEC-U سيمنح الولايات المتحدة قدرة HED جديدة عالية الإنتاجية لعلوم الاكتشاف وأبحاث الأمن القومي”. “سنكون قادرين على زيادة فهمنا للبلازما والمواد بسرعة تحت ضغوط ودرجات حرارة قصوى ، مع تعزيز قدرتنا على تشغيل تقنيات وأنظمة HED بمعدل تكرار ومقياس مناسب للتطبيقات المستقبلية المهمة مثل طاقة الاندماج بالقصور الذاتي.”

أعربت الإدارة الوطنية للأمن النووي (NNSA) عن اهتمامها بالشراكة مع مكتب العلوم لزيادة الترقية بقدرات ليزرية إضافية عالية الطاقة طويلة النبضة لدعم برنامج الإشراف على المخزونات القائم على العلم التابع لـ NNSA. من بين الأهداف تحسين قدرة العلماء على التنبؤ بأداء الجيل التالي ، والمواد ذات الصلة بالإشراف في البيئات القاسية ؛ دراسة الفيزياء الدقيقة لانصهار الحبس الذاتي ؛ وتمكين دراسة كميات أكبر من المواد ذات العدد الذري العالي مما كان ممكنًا في السابق.

HAPLS سوبر تشارج

قال توم سبينكا ، مدير المشروع وكبير العلماء في LLNL’s RRL ، إنه سيكون نسخة مبسطة وأكثر نشاطًا من نظام ليزر بيتاوات المتقدم عالي التكرار (HAPLS) ، الذي صممه وطوره برنامج APT من 2014 إلى 2018. يعد HAPLS ، أول ليزر بيتاوات يعمل بضخ الصمام الثنائي بالكامل ، عنصرًا رئيسيًا في مرفق خطوط شعاع البنية التحتية للضوء المتطرف في الاتحاد الأوروبي في جمهورية التشيك (انظر “الليزر المتقدم يعد بتطبيقات مثيرة“).

قال سبينكا: “ستبني RRL على العمل الرائد الذي تم إنجازه على HAPLS”. “ستعمل على إقران تقنية تضخيم النبضات النابضة المباشرة المستخدمة في الزجاج المصنوع من النيوديميوم والمضخّم بمصابيح كهرومغناطيسية بقدرة تصوير إشعاعي متقدمة مع تقنية الليزر بمضخة زجاجية HAPLS ذات الصمام الثنائي في بنية مصقولة تم تطويرها من خلال برنامج LLNL للبحث والتطوير الموجه في المختبر.

قال سبينكا: “هذه البنية ، التي أُطلق عليها في الأصل اسم القدرة الشعاعية المتقدمة عالية الطاقة القابلة للتطوير ، أو SHARC ، تلغي المرحلة الثانية المفقودة (الياقوت المشبع بالتيتانيوم) من نظام الليزر HAPLS ،” نفس قوة الذروة ومعدل التكرار “.

سيتم تطوير LLNL’s RRL لمنشأة MEC-U بالتوازي مع زيادة أداء ليزر HAPLS (المعروف الآن باسم L3-HAPLS) في ELI-Beamlines وفقًا لمواصفات التصميم الكاملة. وستستفيد أيضًا من تقنيات الليزر المتقدمة الإضافية التي تطورها APT ، بما في ذلك دوار فاراداي الجديد عالي الطاقة الذي تم تطويره بموجب اتفاقية تعاون للبحث والتطوير مع شركة Electro-Optics Technologies Inc.

LLNL يبني ليزر عالي الطاقة لمنشأة تجريبية جديدة في SLAC

عرض تصميم ليزر LLNL بيتاوات ليتم تثبيته في منشأة MEC-U. الائتمان: مختبر لورانس ليفرمور الوطني

تمكين فيزياء جديدة

قال تانغ: “إن MEC-U هو جزء أساسي من استراتيجية NIF & PS لتطوير الجيل التالي من الليزر فائق السرعة ومتوسط ​​الطاقة وتمكين علوم HED عالية السرعة”. “الفيزياء الجديدة التي يتيحها MEC-U واسعة النطاق وقابلة للتطبيق بشكل كبير على مهام LLNL. إنها فرصة مثيرة لـ LLNL والمجتمع.”

أضاف فراي: “لا نعمل فقط مع بعض مختبرات الليزر الرائدة في العالم ، ولكننا نعمل أيضًا مع خبراء عالميين في العلوم التجريبية ، وعلوم كثافة الطاقة العالية ، وتشغيل مكتب العلوم التابع لوزارة الطاقة. المستخدم ، حيث يمكن للعلماء من جميع أنحاء العالم أن يأتوا لإجراء التجارب. “

سيتم تسهيل الوصول إلى المرفق جزئيًا عن طريق LaserNetUS ، وهي شبكة بحثية تعزز الوصول إلى المرافق في المعامل والجامعات في جميع أنحاء البلاد.

تمت الموافقة على MEC-U من قبل مكتب العلوم بوزارة الطاقة في الخريف الماضي للانتقال من مرحلة التصميم المفاهيمي إلى التصميم الأولي ، ومن المتوقع أن يبدأ البناء في غضون عامين تقريبًا.

يقود تانغ فريق APT RRL بصفته قائد الفريق الأول ؛ Spinka كمدير للمشروع وكبير العلماء ؛ روبرت بلامر مهندس مشروع ؛ وبريندان ريغان كمهندس ليزر.


جهاز Petawatt Laser المطوَّر من LLNL والمثبت في ELI Beamlines


الاقتباس: ليزر عالي الطاقة يجري إنشاؤه لمنشأة تجريبية جديدة (2022 ، 11 مارس) تم استرداده في 11 مارس 2022 من https://phys.org/news/2022-03-high-power-laser-experimental-facility.html

هذا المستند عرضة للحقوق التأليف والنشر. بصرف النظر عن أي تعامل عادل لغرض الدراسة أو البحث الخاص ، لا يجوز إعادة إنتاج أي جزء دون إذن كتابي. يتم توفير المحتوى لأغراض إعلامية فقط.

No comments:

Post a Comment

Powered by Blogger.

Search This Blog

Post Top Ad