为中子科学提供动力实现单次共振光谱的激光驱动中子产生

大阪大学激光工程研究所的科学家们确定了激光驱动源产生中子的机制和功能形式，并用它来进行比传统方法快得多的中子共振分析。这项工作可能有助于将非侵入性测试带入制造和医学领域的更多应用。

虽然大多数显微镜使用光子甚至电子来研究小样本，但科学家们也在广泛的测试中使用中子，例如中子散射，以研究制造的样本和生物标本。作为中性粒子，中子是对所考虑物体的磁性和原子特性进行非破坏性研究的理想选择，因为它们不受电荷影响。存在用于产生大量中子的更新方法，例如使用激光驱动中子源，但潜在机制仍不清楚。

现在，由大阪大学领导的一组研究人员开发了一种激光驱动中子源，并确定了激光强度与产生的中子数量之间的新比例定律。他们发现，增加强度会产生与四次方成正比的中子，这会导致基于相对较小的额外功率投资的非常大的变化。

利用这一定律，进行了一项称为中子共振吸收的分析，以识别实验样品中的元素。“中子源可用于从射线照相术、光谱学、安全到医学的各种应用，”第一作者AkifumiYogo说。

在一项实验中，研究人员将一束极其强大的激光束对准了氘化聚苯乙烯箔。出来的离子与一块铍碰撞，这反过来又产生了大量的中子通量。一个小型减速器装置被用来减慢中子的速度，这样它们就会以正确的速度移动以通过样品。

根据中子吸收率，可以确定样品中的原子。“我们成功地将测量时间从几个小时缩短到几分之一秒，从而实现了涉及快速现象的单次实验，”资深作者RyosukeKodama说。

现在可以实时监测在几秒或几分钟内发生的过程，而使用具有较低中子强度的旧方法是不可能的。这项研究的结果可以显着提高工业质量控制或生物样品鉴定的速度。