微芯片上的粒子促进剂以杀死癌细胞

26-02-2020 |  |  By 罗布卡台

将电子推动电子至94%的微芯片颗粒促进剂可用于治疗癌症或在生物学或化学中的辅助研究。

医用X射线机提供宽的辐射束,较宽的肿瘤,患者必须佩戴引线屏蔽,以最大限度地减少对其身体的更广泛损坏。利用芯片尺寸的加速器,可以通过手术插入导管样真空管引导电子,以直接攻击肿瘤。患者身体的其余部分将被电子不受影响。片上加速器还预计将缩放,以提供化学,材料科学和生物学中的实验的粒子束。根据研究人员,由于它们燃烧皮肤,因此在外部使用通电电子。

“最大的加速器就像强大的望远镜一样。世界上只有少数人,科学家必须来到像这样的地方 SLAC [国家加速器实验室] 使用它们,“斯坦福大学电气工程教授说,Jelena Vuckovic。 “我们希望以缩小的加速器技术,以一种使其成为一种更可达的研究工具。”

通过切割硅通道从硅中切割纳米级通道来产生片上加速器。将通道密封在真空中,通过该空腔送电子。通过通道的壁传递红外线(IR)光的脉冲以推动电子。硅对红外透明。研究人员希望接下来加速电子至94%的光速,或100万电子伏特(1MEV),以创造足够强大的粒子流动以进行研究和医疗目的。预计一千个频道将需要实现0.94光速,今年计划进行该芯片。


此图像放大25,000次,显示了芯片的加速器的一部分。灰色结构焦点红外激光(在流经中央通道的电子上焦点红外激光(在黄色和紫色)​​。通过将1000个通道包装到25.4毫米(英寸大小)芯片上,斯坦福大学研究人员希望将电子加速到94%的光速。


正确的波长

微芯片加速器的关键是使用IR光而非微波,这通常是加速颗粒的方法。小型化基于微波的系统的问题在于微波的波长可以从峰到谷的峰值测量101.6毫米(4英寸),而IR光的波长为几微米。

与微波相比,这是这种微大的波长,微波炉的一部分允许IR光在这种短距离中加速电子。 IR光的脉冲通过硅烧制在恰当的时刻,刚刚击中电子,并恰好是正确的角度,以便更快地推动它们。微小波长也是为什么需要改进的硅芯片,IR光和电子的物理特征必须比传统的加速器的铜结构小100,000倍。

沃克诺维奇的团队首先通过指定他们希望芯片提供多少光能来解决芯片设计的加速器通道。然后,他们将该数据馈送到沃科科维奇团队开发的逆设计算法。然后,该算法建议如何构建右纳米级结构以使IR光子与电子流接触以加速它们。


通过Rob Coppinger.

罗布卡台是一家自由职业者科学和工程记者。最初是一家汽车行业生产工程师,他跳进了新闻,并向融合电力到量子计算和军事无人机的各种技术。他住在法国。

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