Laisvųjų elektronų lazeris
Laisvųjų elektronų lazeris (FEL) - tai lazeris, kuris skleidžia labai ryškų šviesos pluoštą. Iš esmės tai yra superžibintuvėlis. Jam būdingos tos pačios optinės savybės kaip ir įprastiniams lazeriams, pavyzdžiui, skleidžia spindulį, sudarytą iš koherentinės elektromagnetinės spinduliuotės, kuri gali pasiekti didelę galią. FEL pluoštui formuoti naudojami veikimo principai, kurie labai skiriasi nuo įprastinio lazerio veikimo principų. Skirtingai nuo dujų, skysčio ar kietojo kūno lazerių, pavyzdžiui, diodinių lazerių, kuriuose elektronai sužadinami būdami surišti su atomais, FEL kaip lazerinę terpę naudoja reliatyvistinį elektronų pluoštą, kuris laisvai juda per magnetinę struktūrą, todėl ir vartojamas terminas "laisvasis elektronas". Laisvųjų elektronų lazerio dažnių diapazonas yra plačiausias iš visų lazerių tipų, be to, jį galima plačiai derinti - šiuo metu jo bangų ilgis svyruoja nuo mikrobangų, terahercinės spinduliuotės ir infraraudonųjų spindulių iki regimojo spektro, ultravioletinių ir rentgeno spindulių.
Laisvųjų elektronų lazerius 1976 m. Stanfordo universitete išrado Johnas Madey. Šis darbas remiasi Hanso Motzo ir jo bendradarbių, 1953 m. Stanforde sukūrusių pirmąjį unduliatorių, kuriame buvo panaudota laisvųjų elektronų lazerio pagrindą sudaranti magnetinė konfigūracija "wiggler", atliktais tyrimais. Madey naudojo 24 MeV elektronų pluoštą ir 5 m ilgio wigglerį signalui sustiprinti. Netrukus po to tokius lazerius pradėjo kurti ir kitos greitintuvus turinčios laboratorijos.
Veikdami laisvųjų elektronų lazeriai naudoja daug elektros energijos. Siekdami sumažinti jų veikimui reikalingos energijos kiekį, mokslininkai naudoja energijos regeneravimo linijinį greitintuvą, kad perdirbtų lazerį aktyvuojantį didelės energijos elektronų pluoštą.
Laisvųjų elektronų lazeris FELIX FOM (Nieuwegeinas)
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra laisvųjų elektronų lazeris?
A: Laisvųjų elektronų lazeris, arba FEL, yra lazeris, kuris skleidžia labai ryškų šviesos spindulį. Jis turi tas pačias optines savybes kaip ir įprastiniai lazeriai, pavyzdžiui, skleidžia spindulį, sudarytą iš koherentinės elektromagnetinės spinduliuotės, kuri gali pasiekti didelę galią. Skirtingai nei dujų, skysčių ar kietosios būsenos lazeriuose, pavyzdžiui, diodiniuose lazeriuose, kuriuose elektronai sužadinami būdami prisijungę prie atomų, FEL lazeriuose kaip lazerinė terpė naudojamas reliatyvistinis elektronų pluoštas, kuris laisvai juda per magnetinę struktūrą.
K: Kokį dažnių diapazoną apima laisvųjų elektronų lazeris?
A: Laisvųjų elektronų lazeris turi plačiausią dažnių diapazoną iš visų lazerių tipų ir gali būti plačiai derinamas. Šiuo metu jo bangų ilgis svyruoja nuo mikrobangų, terahercinės spinduliuotės ir infraraudonųjų spindulių iki matomo spektro, ultravioletinių ir rentgeno spindulių.
K: Kas išrado laisvųjų elektronų lazerį?
A: Laisvųjų elektronų lazerius 1976 m. Stenfordo universitete išrado Džonas Madėjus (John Madey).
K: Kas buvo naudojama signalų stiprinimui ankstyvuosiuose FEL eksperimentuose?
A: Ankstyvuosiuose FEL eksperimentuose John Madey signalams sustiprinti naudojo 24 MeV elektronų pluoštą ir 5 m ilgio peruką.
K: Kas sukūrė ankstesnę versiją to, kas vėliau tapo FEL?
A: Hansas Motzas ir jo bendradarbiai 1953 m. Stanforde sukūrė ankstesnę FEL versiją, naudodami laisvųjų elektronų lazerio pagrindą sudarančią magnetinę konfigūraciją.
K.: Kiek elektros energijos sunaudoja veikiantys FEL?
A: Veikdami laisvųjų elektronų lazeriai naudoja daug elektros energijos.
K: Kaip mokslininkai gali sumažinti veikimui reikalingos energijos kiekį?
A: Kad sumažintų energijos poreikį, mokslininkai naudoja energijos regeneravimo linijinį greitintuvą, kad perdirbtų didelės energijos elektronų pluoštą, kuris įjungia lazerį.
