Материал портала ядерных знаний BelNET
статья/документ по запросу ресурса "1499"
2021-11-12 Предлагаем краткий пересказ свежей статьи "Features and futures of X-ray free-electron lasers" - "Особенности и перспективы рентгеновских лазеров на свободных электронах", опубликованной в открытом доступе (N. Huang et al. The Innovation 2, 100097, 2021. DOI:10.1016/j.xinn.2021.100097).
Рентгеновские лазеры на свободных электронах (XFEL) генерируют рентгеновское излучение электронами, пролетающими через периодическое магнитное поле. Лазеры на свободных электронах (ЛСЭ) на основе линейных ускорителей в настоящее время являются ведущим источником полностью когерентного рентгеновского излучения со сверхвысокой пиковой мощностью и сверхкороткой длительностью импульса. Современные XFEL зарекомендовали себя как полезные инструменты для различных научных приложений. Рентгеновские лучи имеют уникальное значение, а развитие рентгеновских технологий входит в число наиболее значительных научных достижений двадцатого века. После открытия Рентгена ранние приложения были сосредоточены на поведении рентгеновских лучей с соответствующим поглощением энергии, проявляющимся в виде теневых изображений, указывающих на плотность материала. Их наиболее важное применение основано на их дифракции, которая выявляет атомную структуру кристаллического вещества и составляет основу кристаллографии. Сегодня макромолекулярная кристаллография стала доминирующим методом структурных исследований. Рентгеновские лучи используются не только для фундаментальных исследований, но и в медицине, химии и общественной безопасности. Хотя знания неуклонно расширялись с момента открытия дифракции рентгеновских лучей до середины 1970-х годов, прогресс в этот период был ограничен доступными источниками рентгеновского излучения, при этом рентгеновские трубки оставались практически неизменными с 1912 года. Революция в источниках рентгеновского излучения началась с появлением синхротронного излучения на синхротронах и бетатронах, первоначально использованных в области физики высоких энергий и частиц. Синхротронное излучение охватывает спектральный диапазон от терагерцового до жесткого рентгеновского излучения и обеспечивает значительно более высокие интенсивности, чем рентгеновские трубки. В 1975 году были построены первые накопители электронов, специально разработанные для получения рентгеновских лучей для фотоники. Эти устройства - синхротронные источники 2-го поколения - генерируют рентгеновские лучи с помощью поворотных магнитов, посредством чего электроны, пересекающие круговую траекторию, испускают излучение в широком спектре. Еще один большой скачок вперед произошел в начале 1990-х, когда появились первые источники света 3-го поколения. Эти устройства специально оптимизированы для использования ондуляторов и вигглеров для генерации рентгеновских лучей, которые примерно на 3 порядка ярче синхротрона 2-го поколения. Источники света 3-го поколения теперь доступны по всему миру для удовлетворения конкретных исследовательских требований. Развитие источников рентгеновского излучения на основе синхротронов за последние 40 лет открыло новую эру рентгеновской науки. С 1997 г. было присуждено пять Нобелевских премий. Современные накопители позволяют получать яркие рентгеновские лучи с высокой пространственной когерентности. Однако минимальная длительность импульса около 100 пс и количество фотонов, которые фокусируются на небольшом образце, в настоящее время ограничивают развитие новых приложений. Сейчас ведутся разработки XFEL - источников следующего поколения. Они могут обеспечивать когерентные импульсы фемтосекундной длительности, фокусируемые до интенсивностей, более чем на 10 порядков выше, чем на установках 3-го поколения. Комбинация концепции ЛСЭ с высоким коэффициентом усиления и ускорительных технологий привела к бурному развитию ЛСЭ в течение последних 20 лет в различных областях фундаментальных исследований. Полностью статью можно прочитать здесь. Загрузить:
|
Вход, регистрация
