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yb体育APP下载—石墨烯为电子束加速器穿上一层 “原子装甲” 稳定加速器性能
 时间 : 2022-08-02  

庇护性涂层在平常糊口中的很多工具都很常见,这些工具的利用量很年夜。我们在木地板上涂抹面漆,在汽车的油漆上涂抹特富龙,乃至在医疗装备上利用钻石涂层。庇护性涂层在很多要求严酷的研究和工业利用中也是必不成少的。

此刻,洛斯阿拉莫斯国度尝试室的研究人员已为下一代电子束加快器装备开辟并测试了一种原子级薄的石墨烯涂层,成功证实了 "原子装甲 "在一系列利用中的潜力。

尝试室Sigma-2小组的成员Hisato Yamaguchi说:"加快器是解决人类面对的一些重年夜挑战的主要东西。这些挑战包罗对可延续能源的寻求,计较能力的延续扩大,病原体的检测缓和解,和对生命构件的布局和动态的研究。而这些挑战都需要有能力在电子活动的前沿时候标准和原子键的空间标准上拜候、不雅察和节制物资。"

工夫极的挑战

今朝的电子束加快器凡是利用热离子发射--加热材料以释放电子。下一代加快器将从光子中发生电子源,利用工夫极--可以或许将光子转化为自由电子从而发生电子束的材料。该进程的性质会发生侵蚀性气体,给工夫极增添年夜量的磨损,中止研究办事,增添项目yb体育app下载标时候和本钱。

将来的加快器需要愈来愈高机能的电子束,但这些机能要求年夜年夜超越了今朝最早进的电子源的能力。

为了使工夫极鄙人一代加快器中阐扬感化,需要一个适合的庇护层。这是由于光子撞击工夫极发射电子的反映也会发生侵蚀性气体,可以敏捷降解由锑、钾和铯制成的比亚卡利薄膜工夫极。铯是加快器的抱负材料,由于它的功函数很低。功函数是指从材猜中掏出电子并将其置在真空中所需的能量,这是电子束出产的一个需要步调。但是,这类低功函数是有价格的,其情势是增添了化学反映的侵害和对离子还击的敏感性。即便在超高真空状况下,薄膜光电阴极的寿命也是有限的。

石墨烯供给了有但愿的成果

研究人员追求一种既能庇护光电阴极又能让电子发射的材料。他们在石墨烯中找到了他们的谜底。

Yamaguchi说:"据我所知,没有其他材料可以既传输电子,同时又庇护材料,一种很是多孔的材料将答应电子传输,但如许你就不克不及庇护材料免受侵蚀性气体的影响。石墨烯的怪异的地方在在,它的原子厚度足以传输电子,但原子布局也被包装得恰如其分,是以没有侵蚀性气体可以渗入进去。"

对照亚卡利光电阴极的涂层提出了一个大志勃勃的手艺挑战。散布在工夫极上唯一一个原子厚的层,石墨烯具有很高的气体抗渗性,这可以庇护工夫极免受光子到自由电子转换所发生的气体的粉碎。同时,石墨烯的高量子效力(权衡一种材料将光子转换为电子的水平)意味着电子依然可以经由过程涂层--这对缔造和加快研究用的电子束是相当主要的。研究人员发现,光电子的传输效力为5%,理论上有提高到约50%的空间,这是一个有但愿的比率,注解该材料在获得庇护的同时依然可以发生电子束。

这些成果注解,在操纵原子级薄的庇护层实现具有高QE和长命命的全封装比亚卡利光电阴极方面获得了主要进展。

工夫极涂层成立在 "原子铠甲 "手艺的根本上,该手艺入选了2019年的研发100强。之前对石墨烯手艺的研究已摸索了它作为侵蚀樊篱的用途,有可能利用在汽车、船舶、飞机和其他物品。

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