Cientistas do Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL) estão trabalhando em uma nova capacidade de diagnóstico que fornecerá, pela primeira vez, a capacidade de fazer filmes radiográficos de raios-X.

O primeiro experimento testando o princípio, apelidado de experimento de redefinição bipolar (BIRX), foi conduzido na instalação radiográfica de penetração profunda Flash X-Ray (FXR) do LLNL no local 300. A equipe tem se concentrado na aceleração do feixe de elétrons FXR usando células de indução de reinicialização ativas acionadas por pulsadores de estado sólido bipolares.

Nathaniel Pogue, líder do grupo de física do acelerador na Divisão de Engenharia de Segurança Nacional do LLNL, disse que o experimento demonstrou pela primeira vez que um sistema de energia pulsada de estado sólido foi usado para acelerar (fornecer ganho de energia), a quiloamps de feixe de elétrons. Também é a primeira vez que um sistema bipolar de energia pulsada de estado sólido (BSSPP) foi usado para acelerar quiloamps de feixe de elétrons. Isso mostra o rápido crescimento e maturação da tecnologia de energia pulsada bipolar e do hardware do acelerador, bem como a engenhosidade e desenvoltura da equipe LLNL.

"Este trabalho permitirá que os cientistas criem filmes de raios-X de itens de interesse, com cada quadro tendo uma diferença de 10s a 100s de nanossegundos uma vez que um acelerador completo seja feito, " ele disse, adicionando que cada pulso de feixe atua como um quadro no filme.

Esses filmes permitiriam aos pesquisadores que trabalham em experimentos hidrodinâmicos reunir de 5 a 10 vezes mais imagens e dados do que as capacidades atuais. Isso fornecerá muito mais informações com menos experimentos, aumentar as capacidades de apoio ao programa de gestão de estoques da National Nuclear Security Administration.

A equipe conduziu o experimento desenvolvendo duas células bipolares que foram inseridas na linha de luz FXR. A equipe então conectou duas células a quatro sistemas BSSPP que forneciam energia para as células. Quando o FXR foi disparado, a energia do BSSPP foi empurrada para as células, que então produz uma alta tensão em sua lacuna para acelerar o feixe FXR.

Pogue disse que um analisador de energia mediu a diferença de energia, mostrando que a energia foi transferida do pulsador para o feixe através da célula. FXR tem dois modos, pulso único e pulso duplo.

O ponto-chave do experimento além do uso de energia pulsada de estado sólido para acelerar quiloamps de feixe pela primeira vez, é que as células foram disparadas para acelerar o primeiro pulso de FXR e estão esgotadas. Entre o primeiro pulso e o segundo pulso de FXR, um pulso de reinicialização é enviado para as células, efetivamente reabastecendo-os ou restaurando-os para que fiquem prontos para acelerar novamente. Quando o segundo pulso FXR chega, o sistema pode acelerar novamente. Essa nova tecnologia permite a capacidade de redefinir ou reabastecer as células entre os pulsos ou quadros - permitindo uma grande quantidade de quadros - ou um filme.

A próxima etapa do projeto é finalizar o design de um injetor de teste que está em andamento e construir o injetor de teste no LLNL. Isso ajudará a demonstrar um sistema integrado usando essa tecnologia que pode produzir um feixe e também acelerá-lo. A meta é que essa etapa seja concluída nos próximos dois anos.