德国电子同步加速器研究所（DESY）的科学家创造了一项实验型微型粒子加速器世界纪录—太赫兹加速器首次将注入电子的能量提高了一倍以上。该装置显著提高了电子束流质量。研究成果发布在《光学》杂志。

DESY的超快光学和X射线部门负责人Franz Kärtner强调，“这一结果标志着太赫兹加速器的实际应用向前迈出关键的一步。”太赫兹辐射位于电磁波谱中的红外和微波之间，有望催生新一代紧凑型粒子加速器。“太赫兹辐射的波长大约比目前用来加速粒子的无线电波短一百倍，这意味着加速器的部件也可以做成现有的百分之一。”太赫兹方法使实验室大小的加速器这一全新应用成为可能，例如作为紧凑X射线源、材料科学，甚至可能用于医学成像。这项技术目前正在开发之中。

由于太赫兹波的振荡速度很快，所以每个分量、每个步骤都必须精确同步。在加速器中，粒子通常是聚集成束飞行。由于磁场快速变化，在太赫兹加速器中，这些束团必须非常短，以确保沿束团的加速条件均匀。

为了提高束流质量，Zhang和他的同事建造了一个两阶段加速器：分段式太赫兹电子加速控制器（STEAM），可以利用太赫兹辐射压缩、聚焦、加速和分析电子束。研究人员把两个分段式太赫兹电子加速控制器（STEAM）装置串联起来，先把入射电子束长度从大约0.3毫米压缩到0.1毫米。利用第二个分段式太赫兹电子加速控制器（STEAM）装置加速压缩束。这个方案需要控制在千万亿分之一秒的水平上，能量分布减少了四倍，发射度提高六倍，是迄今为止束线参数最好的太赫兹加速器。

注入55千电子伏能量的电子净能量增益为70千电子伏，这是太赫兹加速器首次实现超过100%的能量提升。该耦合装置产生峰值强度为2亿伏/米的加速场，接近最先进的传统加速器。研究人员认为，若实现三倍以上的电子束压缩，再加上太赫兹能量更高，可能可以达到千兆伏每米的加速度梯度，因此利用太赫兹概念设计紧凑型电子加速器越来越有希望成为现实。