Los fotocátodos utilizados en las instalaciones de acelerador lineal, los láseres de electrones libres y las fuentes de luz de rayos X avanzadas generan un haz de electrones para sondear la materia a nivel atómico. Los avances en la ciencia de los materiales han mejorado la composición de los materiales utilizados en la producción de fotocátodos que pueden funcionar alongitudes de onda visibles y producen un haz con dispersión de momento de electrones transversales reducida.
A pesar de estos avances, la rugosidad de la superficie del fotocátodo continúa limitando las propiedades del haz. Un equipo de investigación creó modelos de computadora para cerrar la brecha entre los estudios teóricos y experimentales para proporcionar una mejor imagen de la física en la superficie del fotocátodo. Los resultadosse publican esta semana en el Revista de Física Aplicada , de AIP Publishing.
Un haz más frío produce una fuente de electrones más brillante, pero la rugosidad de la superficie puede destruir la frialdad del haz de electrones. Dimitre A. Dimitrov, científico de Tech-X Corp y uno de los autores de la publicación, está trabajando con otros para optimizar estocaracterística.
"Por primera vez, podemos cultivar cátodos con rugosidad de superficie específicamente diseñada en el lado experimental", dijo Dimitrov. "La física en la superficie de un fotocátodo es increíblemente compleja, y necesitamos entenderla mejor [para] crearhaces de electrones con propiedades óptimas "
Este trabajo es la primera vez que se realiza un intento exhaustivo de realizar un modelado realista de la física esencial en la superficie del fotocátodo a medida que los fotones son absorbidos y los electrones emitidos. Utilizando un software especializado, el equipo creó modelos tridimensionales que simularon electronesemisiones de fotocátodos con rugosidad superficial plana y variada.
El equipo de investigación utilizó los modelos para simular las emisiones de la superficie de un fotocátodo plano de antimonio. Compararon las simulaciones con datos experimentales para evaluar las propiedades del haz, incluido el rendimiento cuántico, que cuantifica el número de electrones emitidos por fotón absorbido y transversalemisión, o la emisión de electrones perpendicular a la dirección de propagación del haz. El equipo también comparó simulaciones de antimonio de rugosidad superficial conocida con datos experimentales para evaluar las mismas propiedades de emisión.
"De este trabajo, esperamos comprender qué tan lisas deben ser las superficies y sobre qué escalas espaciales, para ayudar en el diseño de los fotocátodos para las fuentes de fotones y electrones ultrabrillantes de próxima generación", dijo Howard Padmore, divisióndiputado en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.
Las simulaciones en este estudio no incluyeron el efecto de la variación de la luz en la rugosidad de la superficie. La investigación futura examinará esta variable para comprender su efecto sobre la distribución de electrones cargados, lo que podría afectar el rendimiento cuántico. El equipo de investigación, que también incluyeLos científicos del Laboratorio Nacional Brookhaven, modelaron el antimonio en su estudio, pero quieren estudiar otros materiales y comparar esos datos con los resultados de su estudio de antimonio.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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