中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川 绵阳 621900
未来极紫外光刻技术的发展亟需更高功率的光刻光源,能量回收型自由电子激光光源可以实现千瓦量级以上的功率输出,是一种极具潜力的高功率极紫外光刻光源。主要介绍了高功率能量回收型自由电子激光光源的工作原理、发展现状以及所面临的关键技术挑战。
激光光学 极紫外光刻 能量回收型直线加速器 自由电子激光 光阴极注入器 超导加速器
强激光与粒子束
2024, 36(2): 025015
中国工程物理研究院 流体物理研究所,脉冲功率科学与技术重点实验室,四川 绵阳 621900
以减小直线感应加速器X射线光源横向尺寸为目标,开展轫致辐射转换靶的设计。对聚焦打靶过程中电子束运动轨迹进行分析,指出同一个电子束轨迹分布,既可以描述为电子束在某纵向位置处具有一定的横向展宽,也可以描述为电子束保持较小横向尺寸时的轴向分布展宽,由此提出在束腰附近放置多个小靶片实现聚焦电子束有效阻挡的小尺寸多层靶概念设计。采用EGS4程序对X射线产额进行计算,发现靶厚度在一定范围内改变时X射线产额变化较小,基于这一规律完成了小尺寸多层靶的结构设计。进一步考察了一个设计应用实例,当聚焦电子束最小包络直径3 mm、会聚角100 mrad时,对比大尺寸靶,采用小尺寸多层靶可以获得等效直径减小约50%、产额减小约10%的X射线光源。该设计方法有望在相同的电子束品质和聚焦条件下,获得横向尺寸小于电子束最小束包络直径的X射线光源,具有一定的应用价值。
直线感应电子加速器 X射线光源 强流电子束 聚焦 轫致辐射转换靶 linear induction electron accelerator X-ray light source high current electron beam focus bremsstrahlung conversion target 强激光与粒子束
2024, 36(3): 034003
1 中国科学技术大学物理学院,安徽 合肥 230026
2 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,中国科学院超强激光科学卓越中心,上海 201800
3 扬州大学物理科学与技术学院,江苏 扬州 225009
4 上海科技大学物质科学与技术学院,上海 200031
逆康普顿散射源是利用高能电子束和强激光对撞产生高能辐射的光源。传统电子加速器作为电子源的逆康普顿散射源体积庞大,难以推广。而新型的激光等离子体电子加速器具有更高的加速梯度,具备小型化的发展潜力。全光逆康普顿散射源就是一种基于激光等离子体电子加速器实现的小型化高能辐射源,具有更短脉宽、更高亮度的辐射输出,应用前景十分广阔。首先,总结了全光逆康普顿散射源在提高亮度、能量和单能性等方面的优化研究进展,并分析了设计重点;最后,介绍了全光逆康普顿散射源在基础科学研究、工业和生物医学领域的典型应用。
超快激光 激光等离子体电子加速 全光逆康普顿散射源 新型辐射源
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Laser Plasma (MoE), School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China
2 IFSA Collaborative Innovation Center, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China
3 Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China
4 Shanghai Advanced Research Institute, Chinese Academy of Sciences, Shanghai, China
5 Key Laboratory of Nuclear Physics and Ion-beam Application (MoE), Institute of Modern Physics, Fudan University, Shanghai, China
Fast neutron absorption spectroscopy is widely used in the study of nuclear structure and element analysis. However, due to the traditional neutron source pulse duration being of the order of nanoseconds, it is difficult to obtain a high-resolution absorption spectrum. Thus, we present a method of ultrahigh energy-resolution absorption spectroscopy via a high repetition rate, picosecond duration pulsed neutron source driven by a terawatt laser. The technology of single neutron count is used, which results in easily distinguishing the width of approximately 20 keV at 2 MeV and an asymmetric shape of the neutron absorption peak. The absorption spectroscopy based on a laser neutron source has one order of magnitude higher energy-resolution power than the state-of-the-art traditional neutron sources, which could be of benefit for precisely measuring nuclear structure data.
fast neutron absorption spectroscopy laser plasma accelerator photo-nuclear neutrons single neutron count High Power Laser Science and Engineering
2024, 12(1): 01000e11
1 西南交通大学 信息科学与技术学院, 成都 611756
2 北京微电子技术研究所, 北京 100076
3 中国铁道科学研究院集团有限公司, 北京 100076
卷积神经网络ZynqNet广泛应用于边缘设备, 但是现有FPGA硬件加速方案的帧率都小于30 FPS, 较难满足实时性要求强的场景。文章聚焦于ZynqNet的FPGA加速性能提升, 设计了基于多特征块并行计算结构, 优化对Expand层的支持, 增强了特征的复用, 优化输出缓存, 并可有效减少访存次数; 设计了深度优先的特征和权重缓存机制, 采用多Bank的缓存方式, 仅需一个周期就能完成特征和权重的读取。基于Xilinx Xc7z045 FPGA芯片, 完成了加速器硬件实现与性能测试, 工作频率为166 MHz, 计算性能为49 FPS, 相比传统将整个网络部署到FPGA的方案, 计算性能实现3倍加速, 能效比提高了5倍。
神经网络加速器 ZynqNet ZynqNet FPGA FPGA neural network accelerator.
强激光与粒子束
2023, 35(11): 114001
1 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室ICT研究中心,重庆 400044
2 重庆大学工业CT无损检测教育部工程研究中心,重庆 400044
电子直线加速器焦点尺寸是影响高能工业CT空间分辨率等关键技术指标的主要因素之一。IEC 62976-2021和GB/T 20129-2015的“三明治”法(或称叠片法)是现行的无损检测用电子直线加速器焦点测试标准。但在实际操作中,该方法不仅过程繁琐,且在胶片曝光、冲洗、条纹计数等过程中人为因素影响大。此外,理论仿真发现“三明治”测试模块的金属片及塑胶片厚度对测量结果影响的误差超过±12.5%。针对该方法的不足,研究并设计了一套焦点测量方法和装置——狭缝平移扫描法及装置,并进行焦点扫描测试和CT空间分辨率验证等实验。结果表明,所提方法相对于“三明治”法,测量结果客观、准确、重复性好,这对于电子直线加速器的焦点尺寸精确测量和高能工业CT系统性能评估和优化设计具有重要意义。
X射线光学 高能工业CT 电子直线加速器 焦点尺寸 蒙特卡罗方法 光学学报
2023, 43(23): 2334001
Author Affiliations
Abstract
Department of Physics, University of Gothenburg, Gothenburg, Sweden
Exploiting high-energy electron beams colliding into high-intensity laser pulses brings an opportunity to reach high values of the dimensionless rest-frame acceleration $\chi$ and thereby invoke processes described by strong-field quantum electrodynamics (SFQED). Measuring deviations from the results of Furry-picture perturbation theory in SFQED at high $\chi$ can be valuable for testing existing predictions, as well as for guiding further theoretical developments. Nevertheless, such experimental measurements are challenging due to the probabilistic nature of the interaction processes, dominating signals of low- $\chi$ interactions and limited capabilities to control and measure the alignment and synchronization in such collision experiments. Here we elaborate a methodology of using approximate Bayesian computations for drawing statistical inferences based on the results of many repeated experiments despite partially unknown collision parameters that vary between experiments. As a proof-of-principle, we consider the problem of inferring the effective mass change due to coupling with the strong-field environment.
Bayesian inference strong-field quantum electrodynamics laser accelerator High Power Laser Science and Engineering
2023, 11(6): 06000e67