Выдающееся достижение российских ученых открывает новые горизонты в физике высоких энергий. Специалисты Института прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН успешно осуществили первый в мире эксперимент по компрессии микроволнового излучения гиротрона. Инновационная установка работает на частоте 170 ГГц с мощностью в десятки киловатт. Ключевым элементом разработанного компрессора стал уникальный сверхразмерный полупроводниковый переключатель на основе пластины арсенида галлия. В рабочем режиме переключатель беспрепятственно пропускает микроволны, а при воздействии пикосекундного лазерного импульса отражает волновой пучок, генерируя мощное микроволновое излучение в 0,4 МВт.
Это революционное достижение стало возможным благодаря синергии многолетних исследований института в различных областях науки — от мощной электроники до лазерных технологий и физики полупроводников. Российские ученые значительно опередили зарубежных коллег — например, американские разработки позволяют сжимать только излучение полупроводниковых генераторов, мощность которых в тысячи раз уступает гиротронам.
Команда института уже работает над созданием следующего поколения устройств для компрессии излучения мегаваттных гиротронов. Эти системы обладают впечатляющими характеристиками: пиковая мощность достигает десятков мегаватт при наносекундной длительности импульса и высокой стабильности фазы. Такие параметры делают технологию особенно перспективной для создания ускорителей заряженных частиц нового поколения. Современные ускорители ограничены частотами в несколько гигагерц, но переход на частоту 170 ГГц с наносекундными импульсами позволит радикально повысить эффективность ускорения и уменьшить габариты установок с сотен до десятков метров. Это особенно важно, учитывая растущую потребность в ускорителях не только для фундаментальных исследований, но и для прикладных задач — изучения сложных молекул, разработки новых материалов и химических соединений. На сегодняшний день количество таких комплексов крайне ограничено как в России, так и в мире.
Исследование реализовано при поддержке гранта Российского научного фонда No 19-79-30071.
Авторский коллектив: Г.Г. Денисов, А.В. Палицин, Д.И. Соболев, А.Н. Куфтин, В.В. Паршин, М.В. Морозкин, А.В. Чирков, М.Ю. Глявин
Публикация:
Информация предоставлена пресс-службой ИПФ РАН
Источник иллюстрации: ИПФ РАН
Источник: scientificrussia.ru
