
An der National Ignition Facility werden starke Laserstrahlen erzeugt
Weltweit hellste Röntgenquelle gebaut - mit Silberschaum
Forscher des Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) konnten die bisher hellste Röntgenquelle erschaffen. Eine Röntgenquelle ist der Ursprung von Röntgenstrahlung, so ähnlich wie eine Lampe der Ursprung des Lichts ist, das sie ausstrahlt.
Mithilfe des Lasers der National Ignition Facility (NIF) und ultraleichtem Metallschaum, wurde die Röntgenquelle doppelt so hell wie in bisherigen Versuchen. Geschafft haben die Forscher das mit einem Gerät aus der Zahnmedizin.
Zahnärzte spüren mit dieser Maschine eigentlich Hohlräume auf. Dabei wird ein Elektronenstrahl produziert, der auf eine Metallplatte trifft. Durch die Wechselwirkung zwischen den Elektronen im Strahl und den Elektronen der Metallatome, entstehen Röntgenstrahlen.
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Die Laserstrahlen treffen auf den Silberschaum-Zylinder (Mitte), der dann als Röntgenquelle Strahlung erzeugt
© Lawrence Livermore National Laboratory
Laserstrahl trifft auf Silberatome
„Wir verwenden in der NIF einen Hochleistungslaserstrahl anstelle eines Elektronenstrahls, um die Röntgenstrahlen zu erzeugen, indem wir den Strahl auf Silberatome aufprallen lassen und Plasma erzeugen", erklärt LLNL-Forscher Jeff Colvin in einem Statement. Silber hat eine hohe Ordnungszahl und eignet sich deshalb, um eine Röntgenquelle mit einer Energie von 20.000 Elektronenvolt zu erzeugen.
Dafür wurden Silber-Nanodrähte hergestellt und in einer Lösung eingefroren. Durch ein Trocknungsverfahren wurde die Lösung wieder entfernt, so dass 4 Millimeter große Zylinder aus Silberschaum entstehen. Der Schaum hat nur noch ein Tausendstel der Dichte von normalem Silber, kaum höher als die Dichte von Luft.
Damit kann ein größeres Volumen des Silbers mit dem Laser erhitzt werden. Die Wärme breitet sich schneller aus als bei einem Festkörper. Der gesamte Silberschaum-Zylinder erhitzt sich in einer 1,5 Milliardstel Sekunde.
Untersuchung der Trägheitsfusion
Das Verfahren soll bei der Untersuchung von Materialstrukturen auf atomarer Ebene, der Beobachtung von chemischen Reaktionen in Echtzeit und der Weiterentwicklung von Kernfusion helfen. Die enorme Helligkeit ermöglicht es, sehr dichte Materialien zu untersuchen, etwa Plasma, dass durch die Trägheitsfusion erzeugt wird.
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Bei der Trägheitsfusion werden Brennstoffe mit einem Laser auf enorme Temperaturen erhitzt. Dadurch wird das Material sehr dicht komprimiert. Die dabei freigesetzte Energie kann zur Stromerzeugung genutzt werden. Dafür werden die gleichen Laser verwendet, die in der NIF die Röntgenstrahlen erzeugen.
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