DE2511926A1 - Ring-laser fuer durchdringende elektromagnetische wellen - Google Patents
Ring-laser fuer durchdringende elektromagnetische wellenInfo
- Publication number
- DE2511926A1 DE2511926A1 DE19752511926 DE2511926A DE2511926A1 DE 2511926 A1 DE2511926 A1 DE 2511926A1 DE 19752511926 DE19752511926 DE 19752511926 DE 2511926 A DE2511926 A DE 2511926A DE 2511926 A1 DE2511926 A1 DE 2511926A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- rays
- ring laser
- gamma
- laser according
- active
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000000149 penetrating Effects 0.000 title claims description 14
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 2
- CROBTXVXNQNKKO-UHFFFAOYSA-N borohydride Chemical compound [BH4-] CROBTXVXNQNKKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims 1
- 230000000644 propagated Effects 0.000 claims 1
- 210000004940 Nucleus Anatomy 0.000 description 6
- 229920002521 Macromolecule Polymers 0.000 description 5
- 125000004429 atoms Chemical group 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 3
- 230000001427 coherent Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- KLGZELKXQMTEMM-UHFFFAOYSA-N hydride Chemical compound [H-] KLGZELKXQMTEMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000000051 modifying Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 241000252206 Cypriniformes Species 0.000 description 1
- 229940037179 Potassium Ion Drugs 0.000 description 1
- RONXZBMHQUYBOS-UHFFFAOYSA-N [Li+].[Li+].[O-]B[O-] Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]B[O-] RONXZBMHQUYBOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 210000004027 cells Anatomy 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 238000007499 fusion processing Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009304 pastoral farming Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 description 1
- NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N potassium ion Chemical compound [K+] NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- JVUYWILPYBCNNG-UHFFFAOYSA-N potassium;oxido(oxo)borane Chemical compound [K+].[O-]B=O JVUYWILPYBCNNG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S4/00—Devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in wave ranges other than those covered by groups H01S1/00, H01S3/00 or H01S5/00, e.g. phonon masers, X-ray lasers or gamma-ray lasers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S376/00—Induced nuclear reactions: processes, systems, and elements
- Y10S376/915—Fusion reactor fuels
Description
ί- a i s η t π η w α I t
Dipl.-ing. G. SCHLIEBS
DARMSTADT
Dipl.-ing. G. SCHLIEBS
DARMSTADT
An das
Deutsche Patentamt
München 2
Zweibrückenstr. 12
Zweibrückenstr. 12
M 297 17.3.1975
Betr.: Patentanmeldung
Anmelder: Georges, Robert, Pierre MARlEj Fontenayaux-Roses,
Frankreich
Ring-Laser für durchdringende elektromagnetische Wellen.
Diese Erfindung betrifft einen Ring-Laser für durchdringende elektromagnetische Wellen (Röntgenstrahlung und Gammastrahlen)
, der dadurch gekennzeichnet ist, dass eine die durchdringende Welle leitende, toroidförmige Metallrinne
in Kombination mit einem Pumpstrahl benutzt wird, den ein leistungsfähiger Licht- oder Infrarot-Laser liefert, dessen
Leistung auf einen in dieser Rinne angeordneten Wirkkörper fokussiert wird, wobei diese Fokussierung mit einem
geneigten Spiegel erfolgt, in dessen Mitte ein Loch vorgesehen ist, das die durchdringende Strahlung durchlässt,
während er mit seiner übrigen Fläche die Pumpstrahlung in die Durchgangsrichtung der durchdringenden Strahlung
reflektiert.
509340/0752
Gemäss einem Merkmal der Erfindung ist der Pumpstrahl ein drehsymmetrisches Strahlenbündel, wie man es mit der
"Vorrichtung erzeugen kann, die in der französischen Patentanmeldung No. PV 72 39519 "Wellentyp-Umformer für
elektromagnetische Licht- oder Millimeterwellen" beschrie ben ist.
"Vorrichtung erzeugen kann, die in der französischen Patentanmeldung No. PV 72 39519 "Wellentyp-Umformer für
elektromagnetische Licht- oder Millimeterwellen" beschrie ben ist.
Dieser Wellentyp, der beim Wellentyp TEq-, kreisrunder Wellenleiter
auftritt, hat in seiner Achse eine elektrische
Feldstärke Null, was zur Folge hat, dass das Loch in der
Mitte des Reflektorspiegels für den Durchtritt der durchdringenden Strahlung die Reflektion des Pumpstrahls nicht beeinträchtigt. Im übrigen beseitigen diese drehsymmetrischen Wellen in der Umgebung der Fortpflanzungsachse freigesetzte Elektronen und haben ein besseres Selbstfokussierungsvermögen als die anderen Wellentypen, was es ermöglicht, bei gegebener Pumpleistung höhere Werte der elektrischen Feldstärke zu erreichen.
Feldstärke Null, was zur Folge hat, dass das Loch in der
Mitte des Reflektorspiegels für den Durchtritt der durchdringenden Strahlung die Reflektion des Pumpstrahls nicht beeinträchtigt. Im übrigen beseitigen diese drehsymmetrischen Wellen in der Umgebung der Fortpflanzungsachse freigesetzte Elektronen und haben ein besseres Selbstfokussierungsvermögen als die anderen Wellentypen, was es ermöglicht, bei gegebener Pumpleistung höhere Werte der elektrischen Feldstärke zu erreichen.
Gemäss einem Merkmal der auf die Erzeugung kohärenter
Röntgenstrahlung angewandten Erfindung ist der Wirkkörper ein einfacher Körper, dessen Ordnungszahl in Abhängigkeit von der gewünschten Wellenlänge durch das Moseley'sche
Gesetz festgelegt wird. Man ordnet diesen Körper quer zur die durchdringende Strahlung leitenden Rinne an und unter einer solchen Dicke, dass die auf diesen Körper fokussierte Pumpstrahlung ihn in seiner gesamten Dicke anregen kann.
Röntgenstrahlung angewandten Erfindung ist der Wirkkörper ein einfacher Körper, dessen Ordnungszahl in Abhängigkeit von der gewünschten Wellenlänge durch das Moseley'sche
Gesetz festgelegt wird. Man ordnet diesen Körper quer zur die durchdringende Strahlung leitenden Rinne an und unter einer solchen Dicke, dass die auf diesen Körper fokussierte Pumpstrahlung ihn in seiner gesamten Dicke anregen kann.
Gemäss einem weiteren Kennzeichen der Erfindung ist das
aktive Medium ein Medium, in dem eine thermonukleare
Fusion stattfinden kann, bei der Gammastrahlung emittiert wird. Bei diesem Medium kann es sich z.B. um ein Hydrid
von Bor -BH1-- oder Lithium -LiH- handeln oder um ein
aktive Medium ein Medium, in dem eine thermonukleare
Fusion stattfinden kann, bei der Gammastrahlung emittiert wird. Bei diesem Medium kann es sich z.B. um ein Hydrid
von Bor -BH1-- oder Lithium -LiH- handeln oder um ein
Boranat \ri.e etwa Lithiumboranat BLiH,, handeln. Bekannt-
10
lieh enthält natürliches Bor 20 % des Isotops B , und
lieh enthält natürliches Bor 20 % des Isotops B , und
bekanntlich kann dieses Isotop mit einem Proton nach der
509840/0752
Gleichung
BIO ττΐ rll /-, %
? + ^H. gO +γ (.ι;
reagieren, wobei Gamma die Energie eines Gamma-Photons darstellt, dessen Wellenlänge hier etwa 2 . 10"^ S. beträgt,
wenn seine Teilchen mit Geschwindigkeiten zusammenprallen, die Temperaturen in der GrossenOrdnung von 8 . 10 Grad
Celsius entsprechen. Das Kohlenwasserstoffisotop ^C hat
eine Zerfallszeit von 20 Minuten und zerfällt unter Bildung von Bor [-B und unter Abgabe eines ß+-Teilchens,
das sich mit einem Elektron zu zwei Gammastrahlen vereinigt. Vom Standpunkt des aktiven Mittelteils desLasers
aus betrachtet kann das Paar ^-B , -,H , das in einem
Molekül wie BH1- enthalten ist, als angeregter Zustand von
gC angesehen werden. Der bei der Aberregung emittierte
Gammastrahl kann dann leicht weitere gleiche Aberregungen hervorrufen, die von stimulierter Gammaemission begleitet
sind; damit wird ein Zustand der Superstrahlung geschaffen.
Während nun aber auf dem Gebiet der Lichtwellen die Superstrahlung
geradlinig erfolgt, da die anregende Welle den stimulierten Photonen ihre Fortpflanzungsrichtung aufzwingt,
tritt hier im Falle von Gammastrahlen eine starke Streuung auf. Im Falle des Lichtes ist die Materie im Wellenlängenmassstab
nämlich nahezu homogen, während im Falle der Gammastrahlung, deren Wellenlänge in der Grössenordnung
von 10"^ S. liegt, die Wellenlänge kleiner ist als
die Abmessungen der Moleküle, von denen nur ein Teil aberregt wird, während der Rest des Moleküls ein Hindernis
darstellt und die elastische Streuung der emittierten Gammastrahlen bewirkt. Diese Streuung ist dann stärker, wenn
man anstelle eines Hydrids BH^ ein Boranat wie Kaliumboranat
BKH benutzt, da das Kaliumion für die stimulierten Gammastrahlen ein massiveres Hindernis darstellt als das Wasserstoff
xin. Verwendet man ein Lithiumboranat BLiH , so kann
509840/0752
das Lithium zur Kernfusion veranlasst werden, so dass auch aus ihm zusätzliche Energie freigemacht wird.
Da die Wellenlänge dieser Gammastrahlen im Vergleich zu
den Atomabständen in der Materie wie gesagt sehr kurz ist, lassen sie sich nicht leiten; man kann sie nur in
Blei absorbieren. Da aber die Aberregungen infolge der Streuung nicht geradlinig erfolgen und die Superstrahlung
nur in der fusionsfähigen Materie auftreten kann, läuft alles nahezu so ab, als ob die fusionsfähige Materie die
Gamma-Superstrahlung leiten würde, und es gibt einen kritischen Radius für die das fusionsfähige Material enthaltende
Rinne. Denn da das Strahlungsschaubild in Richtung der stimulierenden Strahlung ein Maximum aufweist, ist
die Verstärkung durch Superstrahlung dann am grössten, wenn die Rinne gerade ist. Sie nimmt proportional zum Krümmungsradius
des letzteren ab, so dass es einen Krümmungsradius ergibt, bei dem der Gewinn die Verluste genau ausgleicht.
Diesen Radius muss der Umfangskreis der Rinne haben, in dem man eine permanente Superstrahlung erzeugen will.
Die Pumpleistung dient lediglich zum Ingangsetzen der Reaktion, die sich dann selbst aufrechterhält.
Eine mögliche Anwendung der Erfindung besteht darin, die bei der Absorption der Gammastrahlung durch die den Fusionsraum
umgebende Materie erzeugte Wärme als Wärmequelle für eine beliebige Wärmekraftmaschine bekannter
Art zu benutzen. Diese Wärmequelle ist insofern besonders vorteilhaft, als nach Auslösen der Kettenreaktion das
Metallmedium, das die Rinne enthält, in der diese Reaktion stattfindet, vom Laser getrennt werden kann, der die auslösende
Pumpleistung geliefert hat, so dass man den Laser mit einem Anlasser vergleichen kann.
Nach einer Variante dieser Anwendung der Erfindung kann das Heizmedium sogar kraftschlüssig mit einem beweglichen
Teil der Maschine verbunden sein.
509840/0752
Geraäss einer weiteren Variante der Erfindung lässt man
die vom System emittierte Gammastrahlung in Wasser eintreten, wo sie eine starke Photo-Dissoziation hervorruft
und verbrennt dann das so erhaltene Gemisch von Sauerstoff und Wasserstoff in einer Wärmekraftmaschine.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung steuert man
die thermonukleare Fusion, die die Leistung des Gammastrahlen-Lasers
liefert, indem man die Strahlen der Brennfläche mehr oder weniger streut,. und zwar dadurch, dass
man in ihre Bahn einen Körper bringt, dessen Eindringtiefe man z.B. in Abhängigkeit von der Temperatur der Rinne oder
besser in Abhängigkeit von der Intensität der von einem gegebenen Punkt abgestrahlten Gammastrahlung reguliert.
Gemäss einem Kennzeichen der Erfindung ist.die toroidale
Rinne wie folgt definiert. Es bedeuten:
r = Radius des Heridiankreises des Torus,
R « Radius des grössten Breitenkreises, λ » Wellenlänge der Strahlung,
d = Kantenlänge des Elementarwürfels des Kristallgitters, wenn man im Falle harter Röntgenstrahlung das Metall,
aus dem die Rinne besteht, warm umkristallisiert (Aluminium eignet sich besonders gut dafür),
η β eine ganze Zahl und
θ = Winkel zwischen dem Röntgenstrahl und der Wand am Auftreffpunkt.
Da weiche Röntgenstrahlung (deren Wellenlänge im Vergleich zum Abstand zwischen den Atomen gross ist) bei streifendem
Auftreffen in geeigneter Weise reflektiert wird, ist die
Bedingung maximaler Stabilität dann gegeben, wenn das Verhältnis zwischen den Radien r und R der folgenden Beziehung
entspricht:
r Ί cos 2Θ -τ Q2 ■ fo\
Ε a Χ - ~3Q (2)
Die Brennfläche, die den Ort grösster Strahlungsdichte darstellt, ist vom Umfangskreist der den Boden der Rinne dar-
509840/07 52
stellt, durch einen Abstand getrennt, der gleich r/3 ist.
Im Falle harter Röntgenstrahlung, deren Wellenlänge kleiner als d ist, kommt zu den oben definierten optischen Bedingungen
die Bragg1 sehe Bedingung hinzu. Man kann dann schreiben:
r - 2 f η λ \2
Aluminium mit d = 2,5 S genügt dieser Gleichung dann, wenn
r = 1 mm, R = 24- mm, η = 4 und λ = 0,2 S. ist.
Bei einer Anwendung der Erfindung benutzt man den Durchdringungsstrahl-Laser
zum Sichtbarmachen von Makromolekülen. Dazu bringt man das Object in die Brennfläche von
geleiteten, durchdringenden Strahlen und zeichnet auf einer photographischen Platte die Beugungsbilder auf, die durch
die Streuung an den Kernen der verschiedenen Atome in verschiedene Eichtungen erzeugt werden.
Die Erfindung soll nun in der .nachstehenden Beschreibung
anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Gesamtansicht der erfindungsgemässen Vorrichtung,
Eiga 2 einen Meridianschnitt der Rinne, die im Aufriss
und in Draufsicht in Fig« 1 dargestellt ist, und
Fig» 5 eine das Leitsysteia erläuternde Zeichnung.
Fig. 1 und Figo 2 sind Schnitte längs zweier aufeinander
senkrecht stehender Ebenen durch die toroidförmige Rinne, wobei Fig. 2 den Meridianschnitt zeigt«, während Fig. 1
den. Schnitt längs einer auf einer Gesamtdarstellung der Anlage mit 1 bezeichneten Iquatorialebene darstellt. In
Fig« 1 ist mit 2 die BaIm das Bündels durchdringender
Strahlung "bezeichnet« Diese Bahn ist der Einfachheit halber
sechseckig dargestellt, praktisch ist jedoch die Anzahl der Reflexionen des Bündels an der Eiime nahezu stets
grosser als 6 und häufig nicht gauss ahlige Der Metallspiegel
3 befindet sich an einem Teil 4-, das am Boden eines
509840/0 752
Metalltroges "befestigt ist, in dessen Randleiste die Rinne
eingeschnitten ist. Eine Aussparung in der Rinne ermöglicht
es, dass der von den Linsen 9»9 kommende Pumpstrahl
auf diesen Spiegel 3 gelangt und von ihm in Richtung der Achse eines Loches 5 reflektiert wird, durch das d'as Bündel
durchdringender Strahlen durch den Spiegel 3 hindurchgehen kann. Das Loch 5 ist durch den Spiegel und dessen
Träger 4- so hindurchgebohrt, dass dieses letztere Bündel
durchgelassen wird. Zum Erzeugen der Pumpleistung werden Laser derjenigen Arten benutzt, die am mühelosesten die
grösste Leistung bei der kürzesten Wellenlänge liefern, wozu zur Zeit Laser aus neodymdotiertem Glas am besten
geeignet sind.
In der Fig. 1 bezeichnet 6 einen Steueroszillator mit Modulator,
die der Laseremission die Wellenform einer Impulsfolge geben und 7 bezeichnet den Vellentyp-iJmformer gemäss
der bereits erwähnten Patentanmeldung No. PV 72 39519·
Der letztere wandelt die polarisierten Wellen, die geradlinig aus dem Steueroszillator und dem Modulator austreten,
in drehsymmetrische Wellen um, deren elektrische Feldlinien Kreise sind, deren Mittelpunkt die Achse des Licht—
bündeis ist. 8 bezeichnet einen Verstärker. Die Linsen 9,9 lenken dieses Bündel auf den Spiegel 3? der das Bündel
reflektiert und im Punkt 10 ofkussiert. Das anzuregende Material wird dann bei 10 in den Brennpunkt des Pumpstrahls
gebracht.
Die von dem so angeregten Material emittierten Röntgenstrahlen werden am Boden der Rinne 1 reflektiert, es
dürfte aber klar sein, dass nur diejenigen dieser Strahlen, die in solche Richtungen reflektiert v/erden, dass sie
nach mehreren Reflexionen eine Bahn wie etwa 2 durchlaufen haben, zu dem bei 10 angeordneten Material zurückgelangen
können.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Vorrichtung von Fig.
längs einer Ebene, die durch die Drehachse der toroidför-
509840/0752
migen Oberfläche der Einne hindurchgeht. In Fig. 2 ist
mit 11 die Lage der Brennfläche "bezeichnet, die im Abstand r/3 vom Boden der Rinne angeordnet ist und deren toroidförmige
Oberfläche den Radius r hat. Bei 12 kann eine Beobachtungseinrichtung, z.B. eine photographische Platte,
angeordnet sein, wenn man, wie oben erklärt, Makromoleküle untersuchen will.
Die Verwendung des durch 8 umgewandelten Wellentyps bietet zahlreiche Vorteile. Dieser Wellentyp wird durch das im
Spiegel 3 angebrachte Loch" 5 nicht gestört. Weiterhin entfernt
er von der Achse die Elektronen, die er freisetzt, indem er sie zum Umfang des "Strahls wegdrängt, und ermöglicht
damit ein tiefes Eindringen der Strahlung in die Materialien. Man findet also in der Bahn des durchdringenden
Strahls stark ionisierte Atome, die stärkeren elektrischen Feldern ausgesetzt sind als es bei sämtlichen anderen
Methoden möglich ist, da dieser drehsymmetrische Wellentyp, wie dies in der erwähnten Patentanmeldung beschrieben
ist, ein besseres Selbstfokussierungsvermögen als die anderen Wellentypen hat.
Ist das bestrahlte Material ein einfacher Körper, so erhält man in der Achse des einfallenden Strahls stark ionisierte
Atome zusammen mit einem Elektronenmangel; dadurch erreicht das elektrische Pumpfeld tiefe Schichten. Weiterhin
werden die Ionen dort der inkohärenten Röntgenstrahlung ausgesetzt, die von den Ionen stammt, die am Umfang des
Pumpstrahls durch einen Elektronenüberschuss beschossen werden und wie eine zusätzliche Pumpleistung wirken.
Auf diese Weise ist es leichter, auf die Schale K einzuwirken
und die stimulierte Röntgenstrahlung hervorzurufen.
Ist das bestrahlte Material ein Borhydrid oder ein Boranat,
so befinden sich in der Achse des einfallenden Strahls ihrer Elektronen beraubte Bor- und Wasserstoff kerne, die
zum Umfang des Strahls weggedrängt werden. Dadurch wird
509840/0752
der grösste Teil der Leistung des Strahls (nämlich derjenige,
der nicht zum Wegschieben der Elektronen zum Umfang hin benötigt wird) dazu benutzt, den Zusammenstoss zwischen
diesen verschiedenen Kernen herbeizuführen, die zu verschiedenen Geschwindigkeiten angeregt werden. Die dabei
eintretende thermonukleare Fusion führt zur Emission von Gammastrahlen, die ihrerseits dann wieder leichter als
jede andere Strahlung eine Fusion derjenigen Art herbeiführen können, bei der sie entstanden sind. Man kann also
in diesem Falle die Rinne mit Borhydriden oder Boranat füllen, die sich leicht in Pulverform erhalten lassen. Ein
starker Pumpwellenimpuls ruft im Material eine Gamma-Superstrahlung hervor, die sich dann selbst unterhalt, weil
die dafür erforderliche Energie durch die thermonukleare Fusion geliefert wird. ZjEi Regulieren dieses Fusionsprozesses
genügt es, in die Rinnen einen Körper einzusetzen, dessen Gegenwart auf die Intensität der Gamma-Superstrahlung,
die gestreut wird, dämpfend wirkt, wobei die Position dieses Körpers nach Messungen von Temperatur oder
Gammastrahlung reguliert wird.
Nun sollen die optischen Verhältnisse in der Leitrinne eingehender
untersucht werden.
Hägg und Karlsson haben gezeigt (Acta Crystallographica,
S_ (1952), 728, zitiert in "Theorie et pratique de la radiocristallographie"
von A. Guinier, Edition Dunod, Paris 1964,
Seite 201), dass man Röntgenstrahlen- an "Dpppelkrümmungskristallen"
zur Reflexion bringen kann, wenn man sie streifend einfallen lässt und dafür sorgt, dass die Bragg1
sehe Bedingung erfüllt ist. Die den Reflektor darstellende Oberfläche ist dann ein in der Nähe des Äquatorialkreises
liegendes Element des Torus. Das Reflektormaterial ist Aluminium, das nach der spangebenden Bearbeitung durch Erhitzen
umkristallisiert und poliert worden ist.
Der Vorteil leichter Kerne, wie etwa der des Aluminiums,
liegt darin, dass sie sich am besten für die elastische
509840/0 752
Streuung harter Röntgenstrahlung eignen, während schwere Kerne leicht zu nicht-elastischer Streuung oder ITebenreaktionen
führen können, die in diesem Falle unerwünscht sind.
Ein Wellenleiter für Röntgenstrahlen kann aus einer kreisförmigen Rinne bestehen, deren Oberfläche eine Toruszone
in der Nähe des Äquators ist und die in ein Material eingefräst ist, das so kristallisieren kann, dass eine Mehrzahl
von Spiegeln entsteht, die denen von Hägg und Karlsson angegebenen analog sind.
Der mittlere Radius des Strahlenbündels beschreibt dann (Fig. 3) in der Xquatorialebene der Rinne ein regelmässiges
Yieleck, von dem zwei aufeinanderfolgende Ecken,von der Kitte dieser Rinne aus gesehen, einen Winkel 2 0
bilden.
Je nach dem Radius des Meridiankreises sind mehrere Lösungen möglich:
Es seien M1, M2, M^ .... die Flächenelemente, die die
Ecken des durch den mittleren Radius gebildeten Vielecks unmittelbar umgeben und die nachstehend als Spiegel bezeichnet
werden sollen. Die Lösung, bei der die Welle in der Hitte F1 von Ii, M2 fokussiert wird, dann durch M2
in der Mitte H von (M2,M7) und dann durch M^ in der Mitte
¥"2 von (M,, M^), ist instabil, da eine geringe Abweichung
der Strahlen von der Äquatorislebene bei den aufeinanderfolgenden Reflexionen verstärkt wird, so dass diese Lösung
abzulehnen ist. Dieses Resultat ist aus der Theorie der liinsenleiter bekannt. Nach dieser wird Stabilität
dann erhalten, wenn man Ketten von konfokalen Linsen benutzt. In einer derartigen Kette sind zwei beliebige,
durch eine dritte getrennte Linsen, bezogen auf die dritte, Eeiirbil&er voneinander. Analog müssen im Falle der Fig.
H1 und M,, bezogen auf M^, Kehrbilder sein. Im Falle der
Linsen läuft es auf das gleiche hinaus, wenn man sagt, dass die Mitte F1 (von M1, M?) und die Mitte F2 (von M5,M^)
5098 4 0/0752
Kehrbilder sind und dass die Strahlen zwischen M-, und M^
ein paralleles Strahlenbündel erzeugen. Jedoch sind Anordnungen , die im Falle von Linsen gleichwertig sind, dies
im Falle von Spiegeln nicht, da diese nicht stigmatisch sind. Da es feststeht, dass die Röntgenstrahlen so weit
wie möglich von der Rinne entfernt fokussiert werden müssen, ist dies die in Fig. 3 dargestellte Bedingung: Brennpunkte
in F-, und Fp und parallele Strahlen zwischen Mp
und M7-. Damit diese Bedingungen erfüllt werden können,
müssen die durch die aneinandergrenzenden Flächen von Mp
und rl? gebildeten "Spiegel" auch dann die Punkte Mp und M^
enthalten, wenn man das unveränderliche Trapez F., Mp, M^,
um seine Grundlinie F-, ,Fp schwenkt, oder anders ausgedrückt,
der Krümmungsradius der "Spiegel" Mp1M^ in auf
F-,,Fp senkrecht stehenden Ebenen muss gegeben sein durch:
HH1 = R (cos O - cos 2 O) (4)
Man gelangt von diesem in einer schrägen Ebene liegenden Radius zu dem in der senkrechten Ebene liegenden Hauptradius
r (das ist der der Meridianebene), indem man den Meunier1sehen Satz anwendet und erhält dann:
wobei θ der Winkel ist, den die Strahlen mit den Tangentialebenen
an den Spiegeln bilden. Um die richtige Reflexion zu erhalten, muss der Winkel θ mit Hilfe der Bragg1sehen Beziehung
mit der Kantenlänge d der Elementarwürfel, aus denen das Kristallsystem besteht, und mit der Wellenlänge λ der
Strahlung verknüpft werden:
η λ = 2 d . sin O (6)
Eliminiert man G, das als klein angenommen wird, aus dieser
Gleichung und aus Gleichung (5), so erhält man die Bedingung (3).
509840/0752
Der Ort stärkster Konzentration der Röntgen- oder Gammastrahlung ist die Brennebene des optischen Systems, die
durch den inneren Tangentialkreis des Strahlenpolygons in der üquatorialebene dargestellt wird und vom äusseren
Tangentialkreis dieses Polygons durch einen Abstand r/3
getrennt ist.
Man kann nun diesen Abstand auch ausdrücken durch
rs2
R (1 - COS Θ) ^ R
R (1 - COS Θ) ^ R
Wenn iaan O zwischen (5) und dieser Gleichung eliminiert,
so erhält man genau r/3.
In der Nähe der Brennebene und bis zu einer Entfernung, die in der Grössenordnung der Wellenlänge λ liegt, wird der
Raum durch Röntgenstrahlen sehr stark bestrichen. Bringt man nun ein kleines Objekt wie etwa ein Makromolekül in
die Brennebene, so streuen die Atomkerne dieses Makromoleküls die Strahlung und man kann auf einer empfindlichen
Platte die Interferenzbilder der gestreuten Strahlen aufzeichnen. In Fig. 2 ist die Brennebene im Schnitt mit 11
bezeichnet,und 12 bezeichnet eine Platte, die für die durch die Kerne eines in die Brennebene gelegten Makromoleküls
gestreute Strahlung empfindlich ist.
Es ist zweckmässig, das System in ein Hochvakuum zu bringen,
um die Streuung durch die Luft zu verhüten^und die
Platte oder Platten weit weg anzuordnen, damit die Interferensf
lecken gross genug sind, um bei der Beleuchtung der zuvor entwickelten Platte mit einer kohärenten Lichtwelle
ein deutliches Beugungsbild des Moleküls zu erhalten.
509840/0752
Claims (6)
- PATENTANSPRÜCHEl.y Ring-Laser für durchdringende elektromagnetische Strah-"TCung wie Röntgenstrahlen oder Gammastrahlen, der mit einem von einem primären Licht- oder Infrarotlaser erzeugten Pumpstrahl und mit einem von diesem Strahl bestrahlten Körper als aktivem Material arbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Pumpstrahl ein zu seiner Achse drehsymmetrisßher Strahl ist, dessen elektrische Feldlinien Kreise mit. einem in dieser Achse liegenden Mittelpunkt sind, und dadurch, dass dieser Pumpstrahl durch einen Spiegel zum Boden-einer kreisrunden Metallrinne mit rechteckigem Querschnitt in Form eines halben Kreisrings geleitet wird, die diesen aktiven Körper enthält, wobei dieser Spiegel mit einer an diese Achse angrenzenden öffnung versehen ist und die von diesem aktiven Körper emittierte Röntgen- oder Gammastrahlung durchlässt, nachdem diese Röntgen- oder Gammastrahlen sich am Boden dieser Rinne entlang fortgepflanzt iiaben.
- 2. Ring-Laser nach Anspruch 1, daduxOh gekennzeichnet, dass dieser Aktivkörper ein Körper ist, in dein durch Absorption von Röntgen- oder Gammastrahlung eine thermonukleare Fusion stattfinden kann.
- 3. Ring-Laser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, d'ass dieser Aktivkörper aus einem Borhydrid besteht.
- 4. Ring-Laser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Aktivkörper aus einem Boranat besteht.
- 5- Ring-Laser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das den Raum, in dem die thermonukleare Fusion stattfindet, umgebende Material als Wärmequelle für eine Wärmekraftmaschine benutzt wird.
- 6. Ring-Laser nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpstrahl nach Ingangsetzen der thermonuklearen Fusion abgeschaltet und nur zum Starten dieser Fusion benutzt wird.509840/0752Leerseite
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR7409669A FR2265196B1 (de) | 1974-03-21 | 1974-03-21 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2511926A1 true DE2511926A1 (de) | 1975-10-02 |
DE2511926B2 DE2511926B2 (de) | 1978-09-07 |
DE2511926C3 DE2511926C3 (de) | 1979-05-17 |
Family
ID=9136661
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2511926A Expired DE2511926C3 (de) | 1974-03-21 | 1975-03-19 | Vorrichtung zur Erzeugung elektromagnetischer Wellen im Röntgen- oder rbereich und zu deren weiterer Führung auf einer ringförmigen Bahn |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3955153A (de) |
JP (1) | JPS50133791A (de) |
DE (1) | DE2511926C3 (de) |
FR (1) | FR2265196B1 (de) |
GB (1) | GB1456348A (de) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2416572A1 (fr) * | 1978-02-01 | 1979-08-31 | Marie G R P | Laser a rayons x a plasma |
FR2466119B1 (de) * | 1979-09-26 | 1982-02-19 | France Etat | |
JPS6136984A (en) * | 1984-07-30 | 1986-02-21 | Hitachi Ltd | Radiation ray generating device |
WO1987002197A1 (en) * | 1985-10-04 | 1987-04-09 | Benny Allan Greene | Laser apparatus |
US5089711A (en) * | 1990-01-19 | 1992-02-18 | California Jamar, Incorporated | Laser plasma X-ray source |
US5003543A (en) * | 1990-01-19 | 1991-03-26 | California Jamar, Incorporated | Laser plasma X-ray source |
US6097740A (en) * | 1998-09-29 | 2000-08-01 | Palathingal; Jose Chakkoru | Method and apparatus of producing coherent high-frequency electromagnetic radiation by interacting beams of ions and electrons |
-
1974
- 1974-03-21 FR FR7409669A patent/FR2265196B1/fr not_active Expired
-
1975
- 1975-03-14 GB GB1084875A patent/GB1456348A/en not_active Expired
- 1975-03-17 US US05/559,154 patent/US3955153A/en not_active Expired - Lifetime
- 1975-03-19 DE DE2511926A patent/DE2511926C3/de not_active Expired
- 1975-03-20 JP JP50034185A patent/JPS50133791A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2511926C3 (de) | 1979-05-17 |
US3955153A (en) | 1976-05-04 |
FR2265196A1 (de) | 1975-10-17 |
GB1456348A (en) | 1976-11-24 |
FR2265196B1 (de) | 1978-09-15 |
JPS50133791A (de) | 1975-10-23 |
DE2511926B2 (de) | 1978-09-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3244158A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur isotopentrennung | |
DE112008002830T5 (de) | Optische Maske und Lichtquellengerät | |
DE3007816A1 (de) | Szintillations-detektor | |
DE2226087A1 (de) | Verfahren und Laser zur Herstellung eines Mediums mit negativem Absorptionskoeffizient im Röntgen-UV-Bereich | |
DE2709091A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur rueckgewinnung von von einer waermequelle abgestrahlter verlustwaerme | |
DE212022000080U1 (de) | Eine Strahlformungsvorrichtung für thermische Neutronen | |
DE2511926A1 (de) | Ring-laser fuer durchdringende elektromagnetische wellen | |
DE1199401B (de) | Optischer Verstaerker | |
DE102008027229A1 (de) | Vorrichtung zur Strahlformung | |
DE2805732A1 (de) | Polarisationswandler fuer elektromagnetische wellen, insbesondere laserlicht, und plasmagenerator | |
WO2019101991A1 (de) | Elimination von neutronen von kernreaktionen in einem reaktor, insbesondere saubere laser bor11 fusion ohne sekundär-verunreinigung | |
DE10235116B4 (de) | Abgeschirmter Raum für die Ionentherapie für Neutronen bis in den Energiebereich GeV | |
DE2010519A1 (de) | Kombination eines Leuchtschirmes und eines Antidiffussionsgitters und Verfahren zum Herstellen desselben | |
DE102017005302A1 (de) | Gestaltung einer Gammakamera mit einem rotierenden Kollimator zur Darstellung strahlender Objekte | |
DE1183597B (de) | Durch Elektronenbeschuss angeregter optischer Sender oder Verstaerker mit selektiver Fluoreszenz in einem festen Medium | |
EP3091540B1 (de) | Vorrichtung zur erzeugung von thermischen neutronenstrahlen mit hoher brillanz und herstellungsverfahren | |
DE2634679A1 (de) | Laser | |
DE1285638B (de) | Anordnung zur Steuerung der Richtung der Emission eines optischen Senders oder Verstaerkers | |
Perez et al. | F‐centre profiles associated with electronic stopping power in LiF bombarded with high energy ions | |
DE10033969B4 (de) | Vorrichtung zur Erzeugung von Kollisionen gegenläufiger Ionenbündel | |
DE19956782C2 (de) | Optisches Fokussierelement, Meßsystem und Apparatur mit einem solchen optischen Element und Verwendung desselben | |
DE2263241A1 (de) | Laserlichtquelle | |
DE2239050C3 (de) | Anordnung zur Lagerung und Verarbeitung von spaltbaren Stoffen | |
AT167521B (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Energiegewinnung durch Umwandlung von Urankernen | |
AT293051B (de) | Verfahren zur Beseitigung der Abbildungsfehler von Linsen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Free format text: ZINNGREBE, H., DR.RER.NAT., PAT.-ANW., 6100 DARMSTADT |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |