大幅提升电子束极化率！我国研发基于尾场空泡加速的自旋过滤器

电子经过汇集成束。具有高能量密度。它是利用电子枪中阴极所产生的电子在阴阳极间的高压(25-300kV)加速电场作用下被加速至很高的速度(0.3-0.7倍光速)，经透镜会聚作用后，形成密集的高速电子流。电子经加速器加速后，能量可达到100GeV，加速器离人们的生活并不远。电视、计算机显示器所用的显像管就如同电子加速器。粒子加速器的结构可以与显像管类比。显像管中的电子枪对应于加速器的电子枪或离子源，显像管中加速电子用的高压电极对应于加速器中的高压加速电极及加速腔。随着科学技术的不断发展，根据科学家对粒子能量和流强的不同要求，陆续产生了不同原理、不同结构的多种加速器。

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室研究团队提出了一种基于尾场空泡加速的自旋过滤器。研究团队设计了一种X型过滤器，置于加速完成的电子束之后，过滤掉进动显著的电子，留下相空间中高极化率部分。该设计方案可以使得电子束极化率由最初的35%左右提升至80%以上。有望实现全光驱动的紧凑高能极化电子源。

自旋是由粒子内禀角动量引起的内禀运动。在量子力学中，自旋是粒子所具有的内禀性质，其运算规则类似于经典力学的角动量，并因此产生一个磁场。虽然有时会与经典力学中的自转(例如行星公转时同时进行的自转)相类比，但实际上本质是迥异的。自旋的直接的应用包括：核磁共振谱、电子顺磁共振谱、质子密度的磁共振成像，以及巨磁电阻硬盘磁头。自旋可能的应用有自旋场效应晶体管等。以电子自旋为研究对象，发展创新磁性材料和器件的学科分支称为自旋电子学。

过滤器是输送介质管道上不可缺少的一种装置，通常安装在减压阀、泄压阀、定水位阀 ，方工过滤器其它设备的进口端设备。过滤器由筒体、不锈钢滤网、排污部分、传动装置及电气控制部分组成。待处理的水经过过滤器滤网的滤筒后，其杂质被阻挡，当需要清洗时，只要将可拆卸的滤筒取出，处理后重新装入即可，因此，使用维护极为方便。

过滤器工作时，待过滤的水由水口进入，流经滤网，通过出口进入用户所需的管道进行工艺循环，水中的颗粒杂质被截留在滤网内部。如此不断的循环，被截留下来的颗粒越来越多，过滤速度越来越慢，而进口的污水仍源源不断地进入，滤孔会越来越小，由此在进、出口之间产生压力差，当大度差达到设定值时，差压变送器将电信号传送到控制器，控制系统启动驱动马达通过传动组件带动轴转动，同时排污口打开，由排污口排出，当滤网清洗完毕后，压差降到最小值，系统返回到初始过滤状，系统正常运行。

通过压差开关监测进出水口压差变化，当压差达到设定值时，电控器给水力控制阀，驱动电机信号。设备安装后，由技术人员进行调试，设定过滤时间和清洗转换时间，待处理的水由入水口进入机体，过滤器开始正常工作，当达到预设清洗时间时，电控器给水力控制阀、驱动电机信号，引发下列动作：电动机带动刷子旋转，对滤芯进行清洗，同时控制阀打开进行排污，整个清洗过程只需持续数十秒钟，当清洗结束时，关闭控制阀，电机停止转动，系统恢复至其初始状态，开始进入下一个过滤工序。过滤器的壳体内部主要由粗滤网、细滤网、吸污管，不锈钢刷或不锈钢吸嘴、密封圈、防腐涂层、转动轴等组成。

尾流场加速器又称激光尾流场加速器，是利用激光尾流场对粒子产生加速效应。超短脉冲超强激光在稀薄等离子体中传播时，如果激光脉冲长度足够短，等离子体中电子将受到强大的有质动力作用，等离子体将激发静电场，静电场的相速度接近光速，因此电子被静电场“捕获”后，可以加速到很高的能量。这一过程称为激光尾流加速(LWFA )。它可以作为设计新型等离子体电子加速器的机制，目前正得到国际上广泛的重视。

加速器是用人工方法把带电粒子加速到较高能量的装置。利用这种装置可以产生各种能量的电子、质子、氘核、α粒子以及其它一些重离子。利用这些直接被加速的带电粒子与物质相作用，还可以产生多种带电的和不带电的次级粒子，像γ粒子、中子及多种介子、超子、反粒子等。当前世界上的加速器大多是能量在100兆电子伏以下的低能加速器，其中除一小部分用于原子核和核工程研究方面外，大部分用于其他方面，象化学、放射生物学、放射医学、固体物理等的基础研究以及工业照相、疾病的诊断和治疗、高纯物质的活化分析、某些工业产品的辐射处理、农产品及其他食品的辐射处理、模拟宇宙辐射和模拟核爆炸等。数年来还利用加速器原理，制成各种类型的离子注入机。以供半导体工业的杂质掺杂而取代热扩散的老工艺。使半导体器件的成品率和各项性能指标大大提高。很多老工艺不能实现的新型器件不断问世，集成电路的集成度因此而大幅度提高。