Gli scienziati del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) stanno lavorando a una nuova capacità diagnostica che fornirà, per la prima volta, la capacità di realizzare filmati radiografici a raggi X.

Il primo esperimento che verifica il principio, soprannominato Bipolar Reset Experiment (BIRX), è stato condotto presso la struttura radiografica a penetrazione profonda dei raggi X Flash (FXR) di LLNL presso il Sito 300. Il team si è concentrato sull'accelerazione del fascio di elettroni FXR utilizzando celle di induzione a ripristino attivo guidate da impulsi bipolari a stato solido.

Nathaniel Pogue, leader del gruppo di fisica degli acceleratori nella divisione di ingegneria della sicurezza nazionale di LLNL, ha detto che l'esperimento ha dimostrato la prima volta che un sistema di energia pulsata a stato solido è stato utilizzato per accelerare (fornire guadagno di energia), a chiloampere di fascio di elettroni. È anche la prima volta che un sistema bipolare a stato solido pulsato (BSSPP) è stato utilizzato per accelerare kiloampere di fascio di elettroni. Ciò mostra una rapida crescita e maturazione della tecnologia bipolare a energia pulsata e dell'hardware dell'acceleratore, così come l'ingegnosità e l'intraprendenza del team LLNL.

"Questo lavoro consentirà agli scienziati di creare filmati a raggi X di elementi di interesse con ogni fotogramma distante da 10 a 100 secondi di nanosecondi una volta realizzato un acceleratore completo, " Egli ha detto, aggiungendo che ogni impulso del raggio funge da fotogramma nel film.

Questi filmati permetterebbero ai ricercatori che lavorano su esperimenti idrodinamici di raccogliere da 5 a 10 volte più immagini e dati rispetto alle capacità attuali. Ciò fornirà molte più informazioni con meno esperimenti, migliorare le capacità per supportare il programma di gestione delle scorte della National Nuclear Security Administration.

Il team ha condotto l'esperimento sviluppando due cellule bipolari che sono state inserite nella linea di luce FXR. Il team ha quindi collegato due celle a quattro sistemi BSSPP che hanno fornito l'energia alle celle. Quando l'FXR è stato licenziato, la potenza del BSSPP è stata spinta nelle celle, che quindi producono un'alta tensione attraverso il suo spazio per accelerare il raggio FXR.

Pogue ha detto che un analizzatore di energia ha misurato la differenza di energia, mostrando che l'energia è stata trasferita dal pulsatore al raggio attraverso la cella. FXR ha due modalità, impulso singolo e doppio impulso.

Il punto chiave dell'esperimento oltre l'uso della potenza pulsata allo stato solido per accelerare i kiloampere di raggio per la prima volta, è che le cellule sono state attivate per accelerare il primo impulso da FXR e sono esaurite. Tra il primo impulso e il secondo impulso da FXR, viene inviato un impulso di reset alle celle, reintegrandoli efficacemente o ripristinandoli per essere pronti ad accelerare di nuovo. Quando arriva il secondo impulso FXR, il sistema è in grado di accelerare di nuovo. Questa nuova tecnologia consente la possibilità di ripristinare o ricostituire le celle tra impulsi o fotogrammi, consentendo una grande quantità di fotogrammi, o un film.

Il passo successivo del progetto è completare la progettazione di un iniettore di prova attualmente in corso e costruire l'iniettore di prova presso LLNL. Ciò contribuirà a dimostrare un sistema integrato che utilizza questa tecnologia in grado di produrre un raggio e di accelerarlo. L'obiettivo è portare a termine questo passaggio entro i prossimi due anni.