制造更好的炸弹嗅探器
威廉和玛丽/JLab团队采用基础科学方法来建立一个更安全的家园
威廉玛丽大学（William & 玛丽）一位教授带领的一个科学家小组受美国政府机构的委托，探索一条科学探索之路，有望开发出一系列探测大规模杀伤性武器的新设备。
国防威胁减少局（DTRA）资助了这个为期五年的项目，该项目由威廉玛丽大学物理系和应用科学系VMEC副教授R.A. Lukaszew领导。Lukaszew和她的团队将获得总计175万美元的资金，用于研究使用超导薄膜来提高高能直线加速器（linacs）的效率。DTRA项目还将涉及位于纽波特纽斯的托马斯·杰斐逊国家加速器设施（JLab）的研究人员。
Lukaszew解释说，DTRA之所以对更高效的直线仪感兴趣，是因为该机构需要一种能够远距离探测裂变材料的设备。最终目标是研制出一种小型便携式设备，能够在1000米左右的距离上识别核弹的原子“指纹”或用于制造这种设备的材料。
威廉玛丽大学应用科学系主任马克•辛德斯（Mark Hinders）表示，“炸弹嗅探”直线加速器将是国土安全防御武器库中极有价值的补充，尤其是在汉普顿路（Hampton Roads）。Hinders说：“像这样的东西可以用来在检查点类型的情况下探测脏弹或隐藏的核武器。”“在汉普顿路港（Port of Hampton Roads）这样的地方，人们很有兴趣分辨出坏人是否试图通过他们不应该做的事情。”
直线加速器的工作原理是产生一束亚原子粒子，然后在粒子沿着直线加速器的腔体运动时施加电磁场来加速这些粒子。一类直线加速器采用超导射频（SRF）技术。
Lukaszew说：“通过将直线加速器冷却到它开始成为超导体的温度以下，你可以应用非常大的射频场，这种材料将能够有效地完成它的任务。”她说，SRF直线加速器的性能已经接近其理论极限，这是一个由铌的内在质量引起的问题，铌是用于构建超导直线加速器腔体的金属。与铌相关的还有其他挑战，包括传热和大块铌昂贵的事实，这可能使制造和操作更具挑战性。
Lukaszew和她的团队负责研究通过在金属基板上开发和使用多层薄膜涂层来提高直线腔效率的可能性。薄膜解决方案可以解决仅由铌制成的SRF腔所固有的许多限制。
她解释说：“例如，铜在热传输、可加工性和成本等方面都是一种很好的材料。”“我们的想法是研究在腔体内部涂上铌，铌复合材料或其他类型的超导材料，以薄膜形式可以以更好的性能完成任务。”
Lukaszew和她的团队将致力于建模、测试和开发薄膜方法，以解决设计更高效设备的问题。她解释说，一个更有效的直线加速器能够维持更高的场梯度。
她说：“防御的想法是，他们想要一种能够维持比铌高得多的场梯度的材料——是理论极限的两倍。”“通过这种方式，他们可以大大减小加速器的尺寸，并使它们更便于携带，以检测裂变材料。”
她将与JLab的科学家一起进行研究，其中包括查尔斯·里斯（Charles Reece），他是JLab SRF科学与技术研究所的高级研究员和副主任。她说，JLab在开发更高效的直线加速器方面有自己的利益。
“对他们来说，便携性不是主要问题，”Lukaszew说。“他们真正关心的是将电场梯度推到最高。获得一种更高效的材料无论在研究还是国防目的上都无疑是一种优势。”
她说，该项目的工作将由JLab的设施和她自己在William & 玛丽的佳博体育进行。她的团队还将包括威廉玛丽学院的研究生道格拉斯·贝林格和其他几个人。
