Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) forskare arbetar på en ny diagnostisk förmåga som kommer att ge, för första gången, förmågan att göra röntgenfilmer.

Det första experimentet som testade principen, kallat Bipolar Reset Experiment (BIRX), genomfördes vid LLNL:s Flash X-Ray (FXR) djuppenetrationsradiografiska anläggning på plats 300. Teamet har fokuserat på att accelerera FXR-elektronstrålen med hjälp av aktiva återställningsinduktionsceller drivna av bipolära halvledarpulsare.

Nathaniel Pogue, accelerator fysik gruppledare i LLNL:s National Security Engineering Division, sade att experimentet visade första gången som ett solid-state pulserande kraftsystem har använts för att accelerera (ge energivinst), till kiloamps elektronstråle. Det är också första gången som ett bipolärt solid-state pulsed-power (BSSPP) system har använts för att accelerera kiloamps elektronstråle. Detta visar snabb tillväxt och mognad av den bipolära pulsade kraftteknologin och acceleratorhårdvaran, samt LLNL-teamets uppfinningsrikedom och fyndighet.

"Detta arbete kommer att göra det möjligt för forskare att skapa röntgenfilmer med föremål av intresse med varje bildruta med 10 till 100-tals nanosekunders mellanrum när en full accelerator är gjord, " han sa, lägga till att varje strålpuls fungerar som en ram i filmen.

Dessa filmer skulle göra det möjligt för forskare som arbetar med hydrodynamiska experiment att samla in 5 till 10 gånger mer bilder och data än nuvarande kapacitet. Detta kommer att ge mycket mer information med färre experiment, förbättra kapaciteten för att stödja National Nuclear Security Administrations program för lagerförvaltning.

Teamet genomförde experimentet genom att utveckla två bipolära celler som sattes in i FXR-strållinjen. Teamet kopplade sedan två celler till fyra BSSPP-system som gav energin till cellerna. När FXR avfyrades, kraften från BSSPP trycktes in i cellerna, som sedan producerar en hög spänning över dess gap för att accelerera FXR-strålen.

Pogue sa att en energianalysator mätte skillnaden i energi, visar att energin överfördes från pulsern till strålen via cellen. FXR har två lägen, enkelpuls och dubbelpuls.

Nyckelpunkten i experimentet bortom användningen av solid-state pulsad-power för att accelerera kiloamps stråle för första gången, är att cellerna avfyrades för att accelerera den första pulsen från FXR och är uttömda. Mellan den första pulsen och den andra pulsen från FXR, en återställningspuls skickas till cellerna, effektivt fylla på dem eller återställa dem för att vara redo att accelerera igen. När den andra FXR-pulsen kommer, systemet kan accelerera igen. Denna nya teknologi möjliggör möjligheten att återställa eller fylla på cellerna mellan pulser eller bildrutor – vilket möjliggör en stor mängd bildrutor – eller en film.

Nästa steg i projektet är att färdigställa designen av en testinjektor som för närvarande pågår och konstruera testinjektorn vid LLNL. Detta kommer att hjälpa till att demonstrera ett integrerat system som använder denna teknik som både kan producera en stråle och accelerera den. Målet är att ha detta steg genomfört inom de närmaste två åren.