Optical Scale Laser-Driven Electron Accelerators for Attosecond Radiation Sources

用于阿秒辐射源的光学级激光驱动电子加速器

基本信息

  • 批准号:
    1535711
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 45万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2015-09-01 至 2018-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Particle accelerators are a critical scientific and industrial tool in many fields, from probing the structure of matter at its fundamental levels to industrial radioisotope production, medical radiation therapy, and security scanners. In the past two years, the first demonstrations have been conducted of a revolutionary new approach that combines the fabrication methods of the microchip industry with modern lasers to greatly shrink the size and cost of particle accelerators. This opens the door to creating a future generation of miniaturized "accelerator on a chip" devices that could be used to produce pulses of radiation on unprecedentedly short time scales, shorter than one millionth of a billionth of a second. Such accelerators of the future could open new avenues of scientific research, including the potential for making "molecular movies" that reveal the inner workings of some of nature's fastest events. Students working in this program will receive an education of unrivaled depth by interacting with faculties from multiple scientific fields as well as the diverse communities of researchers at Stanford, UCLA, Tel-Aviv University, and SLAC National Accelerator Laboratory where much of the experimental work will take place.This project is a three-year collaborative program to advance the concept of a laser-powered nanofabricated dielectric laser accelerator (DLA) with the ultimate goal of making compatible ultra-short pulsed radiation sources. This approach has been colloquially referred to as an "accelerator on a chip." The different essential components will be developed by the collaborating groups, including theory, design, and laboratory demonstrations at Stanford University, Tel-Aviv University, SLAC National Accelerator Laboratory, and University of California Los Angeles. The development of the particle source and low-energy accelerator for these tests will occur in close collaboration with Erlangen University, Germany. The theory of DLA radiation schemes will be developed for potential short-wavelength coherent radiation sources based on high-harmonic (super-radiant) emission and free electron laser amplification schemes with femtosecond to attosecond pulses. The NSF program will support the research of one graduate student in this field, working on design, fabrication, and testing of these concepts in conjunction with faculty, scientific staff, and students at the collaborating institutions to provide an unparalleled and multi-disciplinary educational experience.
粒子加速器在许多领域都是关键的科学和工业工具,从探测其基本水平的物质结构到工业放射性同位素的生产,医疗放射治疗和安全扫描仪。 在过去的两年中,首次演示是一种革命性的新方法,该方法将微芯片行业的制造方法与现代激光器结合在一起,以大大缩小粒子加速器的大小和成本。 这打开了创建未来一代微型化的“芯片上的加速器”设备的大门,该设备可用于在前所未有的短时尺度上产生辐射脉冲,比三分之一秒的一秒钟短。 这种未来的加速器可以打开科学研究的新途径,包括制作“分子电影”的潜力,这些电影揭示了一些自然界最快的事件的内在工作。 从事该计划的学生将通过与来自多个科学领域的教职员工以及斯坦福大学,加州大学洛杉矶分校,特拉维夫大学和SLAC国家加速器实验室的多元化研究人员进行互动,并获得无与伦比的深度教育。在这里,许多实验性工作将进行。 (DLA)的最终目标是使兼容的超短脉冲辐射源。 这种方法被俗称为“芯片上的加速器”。 合作小组将开发不同的基本组成部分,包括斯坦福大学,电视节目大学,SLAC国家加速器实验室和加利福尼亚大学洛杉矶大学的理论,设计和实验室演示。这些测试的粒子源和低能加速器的开发将与德国埃兰根大学密切合作。 DLA辐射方案的理论将针对基于高谐波(超级)发射(超级)发射的潜在短波相干辐射源和带有飞秒至attosecond脉冲的游离电子激光扩增方案。 NSF计划将支持该领域的一名研究生的研究,并与这些概念进行设计,制造和测试,并与教职员工,科学人员以及合作机构的学生一起研究,以提供无与伦比的多学科教育经验。

项目成果

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