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科学:略读电子使光谱更加明亮

作者:印丰步    发布时间:2017-05-31 01:03:10    

通过CHRISTINE SUTTON观察到以接近光速的速度穿过金属光栅的电子发射远红外辐射该技术可用于制造新的电磁辐射源,其波长既强大又可调远红外辐射用于从固态物理学到蛋白质等大分子研究的广泛研究中电子掠过金属表面会在金属中产生“图像电荷”在20世纪50年代早期,哈佛大学的爱德华·珀塞尔认识到,如果在金属中划伤平行凹槽,并且电子在表面附近并垂直于凹槽,则净效应将在金属中产生振荡电荷区域 ,应发射电磁辐射 1953年,珀塞尔和他的学生S. J.史密斯将一束电子穿过这种精细蚀刻的光栅,并产生可见光这种现象被称为Smith-Purcell效应发射的辐射波长取决于光栅的间距,发射角和电子速度第一个实验,以及其他大多数实验,都产生了可见光,波长约为半微米在最新实验中,来自牛津大学的George Doucas,John Mulvey和Masa Omori,来自埃塞克斯大学的Maurice Kimmitt和来自美国新罕布什尔州达特茅斯学院的John Walsh观察到Smith-Purcell辐射波长为350至1850微米该区域称为远红外线,介于红外线和微波辐射之间这是第一次有人使用“相对论”电子 - 速度接近光的速度这种高速度有两个好处首先,在大多数发射角度辐射的波长仅取决于角度和凹槽的间距(波长与该间距相当)其次,该效应不再仅涉及在距离表面的波长范围内通过的电子,而是随着电子能量增加的距离对电子变强牛津大学的团队认为,第二个因素对于产生高功率水平非常重要该实验是牛津大学的10兆电子伏特(MeV)Van de Graaff机器的最后一次实验,该机器用于研究核结构,当资金终止时结束 Doucas,Mulvey和Omori已开始转换机器以加速电子自由电子激光器,但他们没有获得资金为了利用他们已经完成的工作,物理学家决定进行廉价的一次性实验,以寻找具有相对论电子的Smith-Purcell辐射他们获得了沃尔什和金米特以及借给电子枪的格拉斯哥大学的帮助去年,该团队将电子束加速到3.6 MeV的能量,将其通过间隔为1毫米的光栅,并观察到辐射物理学家证实,辐射波长随发射角和光栅间距而变化(Physical Review Letters,vol 69,p 1761)研究人员可以通过观察不同的发射角度将波长从0.3毫米改为1.8毫米他们还测量了辐射功率,其在波长大于0.6毫米时大于最常见远红外光源的功率 Doucas及其同事指出,在他们的“备件”实验中测量的功率表明,通过更复杂的布置,Smith-Purcell效应可以提供廉价且可调谐的远红外光源,其亮度比上述波长的亮度高1000倍十分之几毫米结果已经引起了全世界的极大兴趣美国布鲁克海文国家实验室的约翰沃尔什正在使用相同的仪器,

 

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