Wetenschappers zijn een stap dichter bij het bouwen van een intense elektronenstraalbron zonder laser. Met behulp van het High-Brightness Electron Source Lab in het Fermi National Accelerator Laboratory van DOE, een team onder leiding van wetenschapper Luigi Faillace van RadiaBeam Technologies test een koolstofnanobuiskathode - ongeveer de grootte van een nikkel - die de noodzaak van een lasersysteem ter grootte van een kamer volledig elimineert. Tests met de nanobuiskathode hebben straalstromen geproduceerd die duizend tot een miljoen keer groter zijn dan die gegenereerd met een grote, prijzig lasersysteem.

De technologie heeft uitgebreide toepassingen in medische apparatuur en nationale veiligheid, aangezien een elektronenbundel een kritische component is bij het genereren van röntgenstralen.

Hoewel kathoden van koolstofnanobuisjes uitgebreid zijn bestudeerd in de academische wereld, Fermilab is de eerste faciliteit die de technologie test in een full-scale setting.

"Mensen praten er al jaren over, " zei Philippe Piot, stafwetenschapper bij Fermilab en professor aan de Northern Illinois University, "maar wat ontbrak was een partnerschap tussen mensen die de knowhow in een lab hebben, een universiteit en een bedrijf."

Fermilab werd gevraagd om de experimentele kathode te testen vanwege zijn vermogen en expertise voor het hanteren van intense elektronenstralen, een van de relatief weinige laboratoria die dit project kunnen ondersteunen. Een subsidie ​​van het Amerikaanse Department of Energy Small Business Innovation Research financiert de samenwerking tussen RadiaBeam en Fermilab.

De nieuwe kathode ziet er op het eerste gezicht uit als een gladde zwarte knop, maar op nanoschaal lijkt het op, in de woorden van Piot, "miljoenen bliksemafleiders." Wanneer een sterk elektrisch veld wordt aangelegd, het trekt elektronenstromen van het oppervlak van de kathode, het creëren van de elektronenbundel. De uitzonderlijke sterkte van koolstofnanobuisjes voorkomt dat de kathode wordt vernietigd.

traditioneel, versnellerwetenschappers gebruiken lasers om kathoden te raken om elektronen uit te werpen door foto-emissie. De elektrische en magnetische velden van de deeltjesversneller organiseren vervolgens de elektronen in een bundel. De geteste nanobuiskathode heeft geen laser nodig:hij heeft alleen het elektrische veld nodig dat al door een versneller is gegenereerd om de elektronen af ​​te zuigen, een proces genaamd veldemissie.