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光子生產實驗室發(fā)展簡史
1989年 - 提出光子儲存環(huán)概念
1989年 - 建造了第一個超導圓形儲存環(huán)，被Hironari Yamada博士（右圖）稱為士AURORA 。成功的建造鼓舞科學家們繼續(xù)開展這一領域里的研究。
1996年 - Hironari Yamada 博士開發(fā)新的微型同步加速器理論，并提出建造專門生產硬X射線的臺式同步加速器。潛在的商業(yè)可能性出現(xiàn)，建議成立光子生產實驗室。
 1997年-為將率先發(fā)明的MIRRORCLE技術商品化，光子生產實驗室（左圖）成立。
2000年 -在日本立命館大學Hironari Yamada博士的指導下，Yamada實驗室建造了MIRRORCLE-20。12月，首次運行。
2003年 - 在日本立命館大學Hironari Yamada博士的指導下，Yamada實驗室建造了世界上最小的同步加速器，即臺式MIRRORCLE-6X。12月，首次運行。
2004年 – 12月，首次在光子儲存環(huán)中觀測到激光，這一觀測是根據(jù)Hironari Yamada 教授和Andrey Kleev博士發(fā)展的理論進行的。
2005年 – 第一臺MIRRORCLE-20SX裝置率先將X射線光刻用于半導體工業(yè)。
將來- MIRRORCLE技術繼續(xù)發(fā)展并重新界定在實驗室里可做什么。 |
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MIRRORCLE同步加速器的原理
MIRRORCLE同步加速器有兩個基本部件，一個古典的電子加速器和一個儲存環(huán)。電子加速器發(fā)射電子并將其加速到設計水平，然后將它們注入儲存環(huán)。 根據(jù)MIRRORCLE同步加速器的配置，運轉電子中的一個靶產生X射線，或者軌道周圍的一個桶形反射鏡收集遠紅外同步輻射。
電子加速器運行
MIRRORCLE技術概念簡單，從任何意義上來說，電子加速器發(fā)射和加速電子并非非同尋常。在由脈沖速調管驅動的高頻腔內強磁場的影響下，一臺典型的發(fā)射機釋放出電子。當電子重復穿過高頻腔并被加速時，電子加速器的等磁場環(huán)境使電子在更大的軌道里運轉。一旦電子達到電子加速器的設計水平，相當于電子運行的最大軌道，它們進入一個引出道并被注入到儲存環(huán)。 |
儲存環(huán)運行
MIRRORCLE技術儲存環(huán)采用獨特的技術解決小直徑儲存環(huán)的挑戰(zhàn)。儲存環(huán)采用常規(guī)磁鐵在電子軌道整個周圍形成磁場，因此電子軌道是個完整的圓。磁場提供促成理想軌道的聚焦行動。
不像通用同步加速器的束流壽命以小時或天衡量，儲存環(huán)中的電子壽命相當短。但是，這的確不是一個像通用同步加速器中可應用的參數(shù)，因為電子加速器在不斷向儲存環(huán)里注入電子。
可能最重要的是在儲存環(huán)中采用一種稱為擾動器的設備，幫助把電子聚集在穩(wěn)定的圓形軌道里。擾動器暫時更改電子軌道小弧的磁場，以便可以接收注入的電子。擾動器設計允許朝理論更改磁場同時不干擾理論軌道中的已有電子。擾動器形成軌道，以便引入電子能最后采用穩(wěn)定圓形軌道。
儲存環(huán)還有一個高頻腔為電子提供補償能量，以便它們在運轉時保持設計的能量。為了使儲存環(huán)有效運行，精心使電子加速器的注入過程、擾動器的運行和高頻腔同步。最后儲存環(huán)形成一個在穩(wěn)定罩中運轉電子的盤。
MIRRORCLE X-射線輸出
MIRRORCLE通過將微靶精心放入儲存環(huán)里沿軌道運行電子的軌道來X射線。一些電子影響靶原子，并發(fā)射出韌致輻射X射線。電子軌道、靶原子的大小和位置最后形成廣泛的對撞局面，最后發(fā)射出寬帶X射線。
因為幾何學和產生小的二次散射薄靶的原因，這些X射線以完全定義好的錐形束流模式發(fā)射出來。儲存環(huán)上的3個X射線出口允許在實驗的配置上具有機動性。
MIRRORCLE的X射線質量和亮度極高，因為發(fā)射點很小。在許多情況下，亮度可與安裝的大的同步加速器設施如SPRING-8相比。錐形束流X射線還具有高級的空間相干性。MIRRORCLE靶的運行與典型的X射線光源如X射線管和直線加速器有很大不同，區(qū)別在于微型靶不吸收大量的能量，因此沒有加熱問題。此外，電子在儲存環(huán)中的再循環(huán)導致X射線的高轉換效率。MIRRORCLE產品提供不同靶的配置和功率水平。
MIRRORCLE 遠紅外輻射(FIR)輸出
一些MIRRORCLE產品的配置包括光子儲存環(huán)（PhSR）。這是個極為精密的桶形反射鏡，在電子軌道周圍有個反射內面。
PhSR收集電子軌道整個周圍的同步輻射，反射鏡中的一個孔允許收集到的輻射逃逸。一個特殊形狀的第二個反射鏡將輻射從孔引導到其他反射鏡，后者將輻射引導到儲存環(huán)上的輸出出口。
光子儲存環(huán)的一個關鍵特點是將收集到的輻射反射回到沿軌道運行的電子中。在某些情況下，這個配置引起激光并使遠紅外線輻射輸出增加幾個數(shù)量級。
