
该技能专为国度点火装配(NIF)践诺平台开拓。

一种名为“激光践诺柔性成像衍射会诊仪”(FIDDLE)的专用仪器,被策画用来捕捉材料特色在蓦地发生的原子级变化。
FIDDLE 用于激光开动压缩践诺,将非聚变材料置于极点温度和压力(地球大气压的 100 万至 1000 万倍)之下,以捕捉材料相变时的原子法式变化。
该修复由劳伦斯利弗莫尔国度践诺室(LLNL)与桑迪亚国度践诺室以及 Advanced hCMOS Systems 公司共同开拓,最近荣获了著名的 R&D 100 大奖。
极高精度的快照
碳原子既不错成为柔嫩的石墨,也不错变成硬到能切割钢铁的钻石。离别就在胪列形态。在亚原子层面,原子胪列形态的细小变化,就会透顶更变材料的步履。
始终以来,人人们一直试图在极点条款下及时不雅察这些结构升沉,但未能遂愿。这些变化发生得太快,压力也过于剧烈,法式相机根柢无法承受。但当今,FIDDLE 有望治理这一贫窭。
FIDDLE 用于“动态压缩”测试。庞杂的激光束猛烈轰击非聚变靶材料,将其压力推至地球大气压的 1000 万倍。
这一切王人发生在几十纳秒之内。在这种废弃性的重压之下,靶材里面的晶体结构会发生诬告和位移。
“默契材料不同相之间互异的一个常见次序,即是思思钻石和石墨在物感性质上的区别,” LLNL 物理学家卡拉·文纳里评释谈,“宏不雅材料步履上的庞杂互异,与埃(一亿分之一厘米)量级的原子位移息息干系。”
为了不雅察这些埃级位移,FIDDLE 遴荐了一种高度专科化的技能:另一组激光束击中隔壁的金属箔,产生顷然的 X 射线闪光。当这些 X 射线穿过被压缩的样品时,世界杯(中国)会发生波折和散射,从而变成 X 射线衍射图样。
捕捉这种图样,恰是旧式仪器所靠近的挑战。以往的会诊修复在践诺抑制或修复失效之前,最多只可拍摄一到两张快照。
赛马投注中国app官方版下载FIDDLE 能作念得更多。它将多达八个定制的混杂 CMOS 传感器集成到一个紧凑的簇状阵列中。这些传感器距离靶材仅 50 毫米,简略快速集结地捕捉四到八张不同图像。令东谈主惊奇的是,帧与帧之间的时刻隔断只消两纳秒。
最终赢得的是一组时刻分袂序列图像,精准地展示出材料原子晶格在应力下如何演变。
信号优化
制造这台仪器并非易事。激光辐射时,NIF 靶室里面犹如强大的恶梦——弹片横飞、金属碎片四溅,布景辐射精明精明。同期还会产生强电磁脉冲,足以点火某些电子器件。
工程团队不得不建造安祥的屏蔽层,将这台重达 130 公斤的仪器与极点恶劣的环境窒碍开来。此外,还加装了强制风冷和水冷回路,以防高密度封装的传感器芯片过热。
早期测试遭逢了一个令东谈主仇怨的贫窭:布景 X 射线浸透数据,导致图像武断不清。团队通过聚焦靶材外壳自己治理了这个问题。他们高明地修削靶体外缘并诊疗其角度,就奏效屈膝了杂散辐射对传感器的干涉。信号随之变得清澈。
到咫尺为止,该系统已在铅样品上进行了测试,将拿获的数据与已知相图进行对比,以完善仪器的校准。下一步,权术将 FIDDLE 用于高度玄妙的库存核火器护士材料以及天体物理学中至关环节的元素商讨。
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