Взяв лазер Национального комплекса лазерных термоядерных реакций США и сверхлегкую металлическую пену, исследователи из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (LLNL) создали самый яркий на сегодняшний день источник рентгеновского излучения — примерно в два раза ярче аналогов из цельного металла. Разработка описана в журнале Physical Review E.
Физик Джефф Колвин из LLNL сравнил этот источник с рентгеновским аппаратом, использующимся в стоматологии.
«Устройство вашего дантиста создает электронный луч, который врезается в пластину из тяжелого металла. Он взаимодействует с электронами, связанными с атомами металла, испуская рентгеновские лучи. А мы используем мощный лазерный луч вместо электронного пучка для создания рентгеновских лучей, который создает плазму, врезаясь в атомы серебра», — объяснил он.
Чем больше атомный номер металла, из которого изготовлена мишень, тем выше энергия рентгеновских лучей, которые он производит. Ученые использовали серебро, потому что хотели создать рентген с энергией более 20 000 электрон-вольт.
Важное значение также имеют форма и структура мишени. Исследователи сделали цилиндры из вспененного металла шириной 4 мм.
«Мы создали серебряную пену с плотностью около 1/1000 плотности твердого тела, что не намного выше плотности воздуха», — рассказал Колвин.«Мы заморозили нанопроволоки, находившиеся в растворе в форме, и применили процесс сверхкритической сушки для удаления раствора, чтобы получить пористую металлическую пену низкой плотности», — уточнил химик Тайлер Фиерс из LLNL.
Вспененное серебро лучше нагревается лазером, и тепло в нем распространяется гораздо быстрее, чем в твердом теле. Цилиндр из пенометалла раскаляется целиком примерно за 1,5 миллиардные доли секунды.
Помимо создания источника рентгеновского излучения, в поисках максимального выхода энергии были исследованы различные плотности металлической пены. Установлено, что яркая горячая металлическая плазма, образующаяся под воздействием лазера, далека от теплового равновесия. Полученные данные могут быть использованы для изучения инерционного удержания термоядерного синтеза.
Раскрыта загадка рентгеновских трубок, десятилетиями занимавшая ученых