Материал портала ядерных знаний BelNET
статья/документ по запросу ресурса "1496"
2021-11-08 Портал BelNET знакомит читателей с мировыми установками - лазерами на свободных электронах. Начинаем с Европы.
FELS OF EUROPE (Европейские ЛСЭ) - это коллаборация, развивающая ЛСЭ в Европе, целью которой является решение технологических и научных задач, связанных с этими новыми быстро развивающимися технологиями, и создание уникальной исследовательской инфраструктуры, позволяющей использовать научный потенциал этих уникальных источников света на основе ускорителей. Коллаборация включает 15 объектов в 11 странах. ЛСЭ - уникальные источники света, позволяющие исследовать любой вид материи на атомной длине и во времени. Они охватывают огромный спектральный диапазон от ТГц до жесткого рентгеновского излучения и обеспечивают интенсивные, когерентные и ультракороткие импульсы для решения фундаментальных исследовательских вопросов в физике, химии, материаловедении и науках о жизни. ЛСЭ необходимы для улучшения нашего понимания процессов на атомном и молекулярном уровне, чтобы иметь возможность разрабатывать новые материалы и методы для будущего технологического прогресса, чистой окружающей среды, устойчивой энергетики и здравоохранения. Когда быстрые электроны почти со скоростью света пересекают магнитное поле на своем пути, они отклоняются и генерируют яркий, хорошо сколлимированный свет по касательной к своему искривленному пути. Впервые это наблюдалось на синхротронном ускорителе General Electric в 1947 году, и этот свет был назван синхротронным излучением. На протяжении десятилетий ученые использовали этот эффект для получения высокоинтенсивного излучения в широком спектральном диапазоне от дальнего инфракрасного до жесткого рентгеновского излучения в исследовательских целях. Современные источники синхротронного излучения не используют одиночные магниты для генерации света, а серию из десятков или даже сотен магнитов с переменным полем (т.н. ондулятор), в которых электронный луч колеблется («волнообразно») по прямой. На каждой кривой электроны генерируют свет, который перекрывается и конструктивно интерферирует для определенных длин волн, что приводит к почти монохроматическому свету, излучаемому в узком конусе. В 1970 году Джон Мэди (Madey, J. M. J. (1971). J. Appl. Phys. 42 (5): 1906–1913 doi:10.1063/1.1660466) показал, что ондулятор может усиливать резонансное излучение. Он подсчитал, что конечный коэффициент усиления доступен из дальнего инфракрасного диапазона через видимую область, что увеличивает возможность непрерывно настраиваемых усилителей и генераторов на этих частотах с дальнейшей возможностью источников частично когерентного излучения в ультрафиолетовой и рентгеновской областях до значений, превышающих 10 кэВ. Первый ИК-ЛСЭ был реализован в его лаборатории в Стэнфордском университете, США, несколько лет спустя. Затем по всему миру был построен ряд установок ЛСЭ, некоторые из которых были интегрированы в электронные накопители. Все они использовали оптические резонаторы для усиления излучения во многих круговых обходах. К сожалению, эта концепция не работает для расширенной ультрафиолетовой и рентгеновской области, потому что зеркала с высокой отражательной способностью при нормальном падении недоступны. Для получения рентгеновских лучей используется другая концепция: ондулятор сделан очень длинным, и генерируется электронный пучок гораздо лучшего качества с точки зрения плотности и эмиттанса, чтобы добиться усиления вплоть до насыщения за один проход. Спонтанное ондуляторное излучение, генерируемое в первой части ондулятора, взаимодействует с электронным пучком и в конечном итоге модулирует его плотность так, что миллионы электронов излучаются синфазно, что приводит к огромному усилению и ультракоротким импульсам, на порядки более мощным, чем все другие типы рентгеновских источников производят. Некоторые научные применения ЛСЭ и их потенциальные преимущества будут рассмотрены в следующих материалах. Дальнейшие подробности - на сайте www.fels-of-europe.eu. Загрузить:
|
Вход, регистрация
