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新的欧洲研究基础设施的案例
抽象的融合能源研究正在从不同的基础设施和工业设备中产生令人印象深刻的新结果，这些新结果从思想到原则证明的迅速发展，并旨在旨在概念设计反应堆以生产电力。最近，劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory）在激光融合中宣布了一个重大的里程碑，并为全球激光融合能源研究提供了新的推动力。在这里，我们讨论了这些情况如何强烈暗示需要欧洲中型能源设施，该设施专门用于激光融合点火的物理和技术，融合材料的物理和高级技术，用于高重复率，高水平的宽带宽带激光器。我们认为，更广泛的科学界的参与以及与研究和学术机构合作的行业参与的增加，使这种极端科学吸引力的基础设施最及时地构建了。
利用生物相容性纳米粒子进行生物医学聚乙烯激光焊接的静态和动态特性分析
摘要。在本研究中，实现了超高分子量聚乙烯 (UHMWPE) 片材的聚合物接头，并通过在 970 nm 波长下工作的二极管激光器进行焊接。其中一张聚合物片材以不同的浓度掺杂了纳米填料（碳、钛和银纳米颗粒），以提高在激光波长下的吸收系数。激光器以重复率工作，最大脉冲能量为 100 mJ，时间为 1-60 秒，将光传输通过直径为 300 µm 的光纤。激光已通过透明的第一种聚合物传输，并被第二种掺杂聚合物的表面吸收。在两种聚合物箔（每种厚度为 0.5 mm）的界面处，释放的能量在压力的帮助下引起熔化，从而产生快速而耐用的焊接。已经通过机械静态（剪切应力）和动态分析执行并研究了单搭接和双搭接几何形状。评估了不同粒子性质对关节机械特性的影响。介绍并讨论了关节区域的形态学观察。关节因其特殊特性可用于生物医学领域。
弹性成像：30 年展望
摘要 自 19 世纪末 X 射线成像的发展以来，医学成像领域发展出了一系列令人印象深刻的模式。这些模式可以测量和成像各种物理参数，从吸收系数到自旋-自旋弛豫。然而，在整个 20 世纪的大部分时间里，组织的固有生物力学特性仍然隐藏在传统放射学之外。这种情况在 1990 年左右发生了变化，当时人们证明，具有快速脉冲重复率和高运动灵敏度的医学超声系统可以创建与组织硬度及其剪切波特性相关的图像。从那时起，人们开始在不同模式下大力开发组织弹性特性成像。这些从研究阶段开始，经过临床扫描仪的实施，经过选定诊断任务的广泛临床试验，到政府批准、付款人批准、国际标准声明，再到全球的常规临床实践。本综述涵盖了过去 30 年技术和临床发展的一些主要主题的亮点，并简要指出了未来十年发展中剩下的一些问题。
![arXiv:2002.01651v1 [physics.app-ph] 2020 年 2 月 5 日](/simg/g:\will\search\icon\source\e\e6906b03e132b4f77f8dcb7d5415b12ee0c6aee7.webp)
arXiv:2002.01651v1 [physics.app-ph] 2020 年 2 月 5 日
利用脉冲激光激发和加工材料已经成为科学和工业领域的多功能工具。例如，脉冲激光加热用于产生冲击波，用于动态压缩研究1-3、光声材料光谱4-6或工业应用，如激光烧蚀7,8、激光切割9,10或激光打标11。在许多其他实验和应用中，激光加热虽然是一种不受欢迎的副作用，但必须加以考虑。当今商用脉冲激光源发出的脉冲持续时间从几飞秒到几百纳秒不等。因此，激光加热的相关时间尺度至少延伸超过五个数量级。除了脉冲持续时间之外，光与物质的相互作用还取决于其他参数，如激光波长λ、激光能量密度和脉冲重复率。通常，这些量的最佳组合是在实证研究中找到的。本文推导出一个参数来描述不透明介质吸收激光脉冲后的热扩散动力学。该参数仅取决于材料常数和激光脉冲持续时间，并允许快速估算样品表面产生的峰值温度。
用于高热负荷光束的金刚石通道切割晶体……
下一代高亮度 X 射线光子源需要新的 X 射线光学器件。我们在此展示了在尖端高重复率 X 射线自由电子激光 (XFEL) 设备中使用单片金刚石通道切割晶体作为高热负荷光束复用窄带机械稳定 X 射线单色仪的可能性，该单色仪具有高功率 X 射线光束。这些研究中制造和表征的金刚石通道切割晶体设计为双反射布拉格反射单色仪，分别将 15 meV 带宽内的 14.4 或 12.4 keV X 射线引导至 57 Fe 或 45 Sc 核共振散射实验。晶体设计允许带外 X 射线以最小的损失传输到其他同时进行的实验中。入射的 100 W X 射线束中只有不到 2% 被 50 m 厚的第一块金刚石晶体反射器吸收，从而确保单色器晶体高度稳定。预计金刚石槽切割晶体将用于其他 X 射线光学应用。
使用激光产生的bremsstrahlung的工业成像...
简介中央激光设施（CLF）主持了英国最强大的激光器，包括Vulcan，Gemini和即将到来的Extreme Photonics应用中心（EPAC）。EPAC是一种新的高功率激光设施，旨在推动对激光驱动的加速器，成像源的科学理解，并进一步实用了高功率激光器的实用应用。预计将为2025年的初步实验（不在全部设计规范）中为来自学术界和行业的用户提供操作。EPAC将能够获得广泛的物体的高分辨率层析成像图像，包括复杂的动态结构，例如运行发动机和流体流。双子座激光（〜300 TW）已经证明能够产生样品的高质量图像[1-4]，但受源不稳定性和相对较低的重复率（每20秒1脉冲）的限制。EPAC将以10 Hz的重复率以1 PW峰值功率运行，从而使双子座的能力和容量的重大增加。与前几代搅动的脉冲放大激光器相反，EPAC遵循了一种工业设计方法，该方法受益于CLF在将基于商业偶极子的高能激光器传递给Hilase [5]和欧洲XFEL [6]方面的经验。更好的建筑基础架构，增加的系统监测，主动反馈稳定和机器学习优化[7]将导致次级辐射源的性能大大改善。当前使用传统的线性加速器扫描大型，密集的对象，这些线性加速器由于MM尺度源大小而被限制分辨率[9]。这个EPAC辐射源的主要应用将是高能X射线成像，尤其是在300 KEV以上的区域，该区域超出了同步基因，商用X射线管和紧凑的compt compton Compton散射源的范围[8]。EPAC将提供高时空和空间分辨率的深度渗透，并具有快速3D扫描的潜力。在EPAC正在建设中，CLF仍在继续与学术和工业合作伙伴合作，以证明使用我们现有激光器使用激光驱动来源的实用应用。在这里，我们报告了使用高能量（〜MEV）Bremsstrahlung辐射来证明工业非破坏性检查（NDI），该辐射是通过使用Gemini加速的电子束加速而产生的。实验是与劳斯莱斯（Rolls-Royce）的合作，他们对航空航天组件的动态NDI感兴趣。Rolls-Royce正在开发高功率密度电动机，并利用此机会带来了一个大型转子，该转子已在演示器项目中使用。ndi，因为检查零件的拆卸会干扰基础结构。常规成像很难观察到内部特征，但应通过EPAC提供的优质分辨率可见。
![arXiv:2402.15550v2 [quant-ph] 2024 年 10 月 31 日](/simg/g:\will\search\icon\source\e\e4e08a0477b5631f5bdd18386c9debac74563ecc.webp)
arXiv:2402.15550v2 [quant-ph] 2024 年 10 月 31 日
成功实施量子技术需要尽可能少使用量子资源的协议和算法。然而，许多重要的量子操作，例如量子计算中的连续旋转门或 NMR 或 MRI 应用中的宽带脉冲，只能使用有限的量子资源近似实现。这项工作开发了一种方法，以略微增加测量重复率为代价，平均实现精确的实现。首先，建立一个包含大量不同近似所需门操作的库；通过根据预先优化的概率分布随机选择这些操作，平均而言，可以以严格可控的近似误差实现所需的操作。该方法依赖于凸优化中的复杂工具来有效地找到最佳概率分布。多种应用范围包括 (a) 仅使用低 T 计数电路在容错量子计算机中精确合成旋转，以及 (b) 在量子最优控制中合成性能卓越的宽带和频带选择脉冲，以及 (c) 在 NMR 或 MRI 中的进一步应用。该方法非常通用，并明确展示了量子技术的广泛实际应用。
通过可植入微型设备的无线网络进行模式化脑电刺激
通过电子方式将有意义的信息传输到大脑回路是脑机接口面临的挑战。一个关键目标是找到一种方法，将空间结构化的局部电流刺激注入皮质的各个感觉区域。在这里，我们介绍了一种完全无线的方法，通过空间分布的植入皮层网络对皮层的特定区域进行多点模式化电微刺激。每个亚毫米大小的微芯片从外部射频源收集能量，并将其转换成双相电流，通过一对集成微线局部注入组织。通过实施具有亚毫秒延迟的预调度、无冲突位图无线通信协议，可以控制植入网络中每个芯片注入电流的幅度、周期和重复率。作为体内演示，我们将 30 个无线刺激器组成的网络长期植入自由活动大鼠的皮层运动和感觉区域，持续三个月。我们探索了模式化皮层内电刺激在平均射频功率远低于安全限值的情况下对受训动物行为的影响。21
适用于 LiDAR 应用的高功率脉冲激光源
对于 LiDAR 系统，波长稳定、大面积和弱锥形脊型波导激光器已经开发出单个和多个有源区外延堆叠在一个公共垂直波导中，作为单发射器或多发射器设备，功率分别高达 200 W 和 2 kW。这些设备的设计工作温度范围为 -35 °C 至 85 °C。由于其良好的光束质量，它们可用于扫描应用（即与 MEMS 一起使用）；3 发射器设备的发射可通过 Beamtwisters® 进行组合。集成表面布拉格光栅可确保光谱宽度远低于 0.5 nm。波长随温度的变化低至 0.06 nm/K。10 mm 宽的激光条带有 48 个发射器，可提供高达 2 kW 的更高功率，重复率在 10 kHz 至 150 kHz 之间。这些激光条在脉冲功率为 1.3 kW（脉冲宽度为 10 ns，重复频率为 10 kHz）的情况下长期运行，在 3.6 x 10 11 个脉冲之后性能没有下降。
量子力学的数量和量子信息的数量
摘要：在这项工作中，Ti的直接照射：蓝宝石（100 fs）飞秒激光束在第三次谐波（266 nm）（266 nm），中等重复率（50 Hz和1000 Hz），用于在聚恒定（PS）薄膜上创建正常的周期性纳米结构。在一个斑点区的情况下，获得了50 Hz以及1 kHz的典型低空间频率LIPS（LSFL），并使用线扫描辐照。激光束的功能，重复速率，脉冲数（或辐照时间）和扫描速度，以导致各种周期性纳米结构的形成。发现PS的表面形态在很大的能量（1至20 µ j/pulse）下强烈取决于大量脉冲（10 3至10 7脉冲）的积累。此外，在激光辐照过程中从室温加热至97℃，修饰了纹波的形态，尤其是它们的振幅从12 nm（RT）提高到20 nm。扫描电子显微镜和原子力显微镜用于成像表面结构的形态特征。以选定的速度进行激光梁扫描，可以在聚合物膜上生成良好的纹波，并在大面积上产生均匀性。