基于激光尾波场加速的超快辐射源及瞬态X射线成像研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11904377
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2204.超快超强光物理
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The laser-wakefield driven by an ultra-intense ultra-short laser pulse can maintain a ultrahigh accelerating gradient on the order of 100GV/m,which is increased three orders of magnitude compared with the conventional accelerator. It can produce GeV-class electron beams over a distance of centimeter-scale and thus greatly reduce the size and cost of the accelerators. Meanwhile, with these laser-wakefield accelerated electron beams, high energy X-ray sources can be generated and qualify themselves with the characteristics of table-top, tunability, high brightness, small source size, ultrashort duration and high collimation. They thus hold a wide range of potential application and requirement in many fields, such as high-spatial resolution transient imaging, phase-contrast microtomography and non-destructive inspection and so on. These novel X-ray sources will also provide new means and techniques for priority cross-basic studies and other fields, having greatly important scientific significance. Based on the related research background and foundation, this project will focus on the generation of high-quality and bright Betatron radiation and all-optical self-synchronized Compton scattering sources with the laser-wakefield accelerated electron beam. By improving the stability, tunability and application properties of the radiation sources, we will perform high-resolution transient high-energy X-ray imaging of the prepared samples made with different materials and thickness. Some effective and suitable transient imaging techniques for the measurements and diagnostic will be developed accordingly. Deep studies will then be explored firstly on the material dynamic crack growth,solid macro-micro deformation and non-destructive detection and to lay the foundation for further researches.
超强超短激光驱动的激光尾波场加速梯度可达100GV/m,比传统电子加速器提高了三个量级,可在厘米加速长度内获得GeV量级的电子束源,极大地降低加速器的规模和成本。与此同时,利用激光尾波场加速的电子束可进一步产生台式化、可调谐、高亮度、源尺寸小、超短脉宽、准直的高能X射线源,在高空间分辨瞬态成像、相衬层析成像及无损检测等方面具有广泛的应用前景和需求,可为前沿交叉学科及众多的领域提供新手段和新技术,具有重要的科学研究意义。基于相关的研究背景和基础,本项目拟围绕激光尾波场加速电子并驱动产生高性能、高亮度的Betatron辐射源和全光自同步逆康普顿散射源;通过提高辐射源的稳定性、调谐性及其应用性能,从而对不同材料、不同厚度的预制样品进行瞬态高能X射线成像研究;建立和发展有效、适用的瞬态成像测量方法和诊断技术,并为后续进一步开展材料动态裂纹扩展、固体宏微观形变及无损探伤等研究奠定基础和提供依据。

结项摘要

超强短脉冲激光驱动的激光尾波场加速梯度可达100GV/m,可在厘米加速长度内获得GeV量级的高性能高亮度电子束源,还可进一步产生台式化、可调谐、高亮度、源尺寸小、超短脉宽、准直的高能X射线源,可为高时空分辨瞬态成像、相衬层析成像及无损检测等前沿交叉学科及应用研究提供新手段和新技术。. 本项目围绕激光尾波场加速产生稳定、高性能的超快电子束源及其所驱动的高能量、高亮度的新型辐射源,如Betatron辐射源、全光逆康普顿散射源和自由电子激光;通过提高电子束源和辐射源的稳定性、调谐性及其应用性能,对不同材料、不同厚度的预制样品进行了瞬态高能X射线成像实验研究;初步建立和发展了有效、适用的瞬态成像测量方法和诊断技术;基于新建立的实验平台,通过对重频高功率飞秒激光参数的优化和提升,开展了基于激光电子加速新方案产生的超快电子束源及高强度新波段辐射源的实验和模拟研究;并进一步探索了材料动态演化、无损探测和超快瞬态成像的新技术和新方案。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Multi-GeV Cascaded Laser Wakefield Acceleration in a Hybrid Capillary Discharge Waveguide
混合毛细管放电波导中的多 GeV 级联激光尾场加速
  • DOI:
    10.1088/1367-2630/ac81e2
  • 发表时间:
    2022-07
  • 期刊:
    New Journal of Physics
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Z. Y. Qin;Wentao Li;Jiansheng Liu;Jiansheng Liu;Wentao Wang;Changhai Yu;Zhijun Zhang;Xinliang Wang;Jinfeng Li;Yuxin Leng;Xiaoyan Liang;Ruxin Li;Zhizhan Xu
  • 通讯作者:
    Zhizhan Xu
Optimization of Electron Beams Based on Plasma-Density Modulation in a Laser-Driven Wakefield Accelerator
激光驱动韦克场加速器中基于等离子体密度调制的电子束优化
  • DOI:
    10.3390/app11062560
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Applied Sciences-Basel
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Ke Lintong;Yu Changhai;Feng Ke;Qin Zhiyong;Jiang Kangnan;Wang Hao;Luan Shixia;Yang Xiaojun;Xu Yi;Leng Yuxin;Wang Wentao;Liu Jiansheng;Li Ruxin
  • 通讯作者:
    Li Ruxin

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其他文献

高品质激光尾波场电子加速器
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蒋康男;冯珂;柯林佟;余昌海;张志钧;秦志勇;刘建胜;王文涛;李儒新
  • 通讯作者:
    李儒新

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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