Laser cu electroni liberi
Un laser cu electroni liberi, sau FEL, este un laser care produce un fascicul de lumină foarte luminos. Practic, este o super lanternă. Acesta are aceleași proprietăți optice ca și laserele convenționale, cum ar fi emiterea unui fascicul format din radiații electromagnetice coerente care pot atinge o putere mare. Pentru a forma fasciculul, FEL a folosit principii de funcționare foarte diferite de cele ale unui laser convențional. Spre deosebire de laserele cu gaz, lichid sau solid, cum ar fi laserele cu diode, în care electronii sunt excitați în timp ce sunt legați de atomi, FEL-urile utilizează un fascicul relativist de electroni ca mediu de lasere care se mișcă liber printr-o structură magnetică, de unde și termenul de electron liber. Laserul cu electroni liberi are cea mai largă gamă de frecvențe dintre toate tipurile de lasere și poate fi acordat pe scară largă, variind în prezent în lungime de undă de la microunde, prin radiații terahertz și infraroșu, la spectrul vizibil, la ultraviolete și raze X.
Laserele cu electroni liberi au fost inventate de John Madey în 1976 la Universitatea Stanford. Lucrarea se bazează pe cercetările efectuate de Hans Motz și colaboratorii săi, care au realizat primul ondulator la Stanford în 1953, folosind configurația magnetică wiggler, care se află în centrul unui laser cu electroni liberi. Madey a folosit un fascicul de electroni de 24 MeV și un wiggler de 5 m lungime pentru a amplifica un semnal. La scurt timp după aceea, alte laboratoare cu acceleratoare au început să dezvolte astfel de lasere.
Laserele cu electroni liberi consumă multă energie electrică atunci când funcționează. Pentru a reduce energia necesară pentru a le menține în funcțiune, oamenii de știință folosesc un accelerator liniar de recuperare a energiei pentru a recicla fasciculul de electroni de înaltă energie care activează laserul.
Laser cu electroni liberi FELIX la FOM (Nieuwegein)
Întrebări și răspunsuri
Î: Ce este un laser cu electroni liberi?
R: Un laser cu electroni liberi, sau FEL, este un laser care produce un fascicul de lumină foarte luminos. Acesta are aceleași proprietăți optice ca și laserele convenționale, cum ar fi emiterea unui fascicul format din radiații electromagnetice coerente care pot atinge o putere mare. Spre deosebire de laserele cu gaz, lichid sau solid, cum ar fi laserele cu diode, în care electronii sunt excitați în timp ce sunt legați de atomi, FEL-urile utilizează un fascicul relativist de electroni ca mediu de lasere care se mișcă liber printr-o structură magnetică.
Î: Ce gamă de frecvențe acoperă laserul cu electroni liberi?
R: Laserul cu electroni liberi are cea mai largă gamă de frecvențe dintre toate tipurile de lasere și poate fi foarte ușor de acordat. În prezent, gama de lungimi de undă variază de la microunde, prin radiații terahertz și infraroșu, la spectrul vizibil, la ultraviolete și la raze X.
Î: Cine a inventat laserul cu electroni liberi?
R: Laserele cu electroni liberi au fost inventate de John Madey în 1976 la Universitatea Stanford.
Î: Ce a fost folosit pentru a amplifica semnalele pentru primele experimente cu FEL-uri?
R: Pentru primele experimente cu FEL-uri, John Madey a folosit un fascicul de electroni de 24 MeV și un wiggler lung de 5 m pentru a amplifica semnalele.
Î: Cine a dezvoltat o versiune anterioară a ceea ce avea să devină un FEL?
R: Hans Motz și colaboratorii săi au dezvoltat o versiune anterioară a ceea ce avea să devină un FEL la Stanford în 1953, folosind configurația magnetică wiggler, care se află în centrul unui laser cu electroni liberi.
Î: Cât de multă energie electrică consumă FEL-urile atunci când funcționează?
R: Laserele cu electroni liberi utilizează foarte multă energie electrică atunci când funcționează.
Î: Cum pot oamenii de știință să reducă energia necesară pentru funcționare?
R: Pentru a reduce energia necesară pentru funcționare, cercetătorii folosesc un accelerator liniar de recuperare a energiei pentru a recicla fasciculul de electroni de înaltă energie care activează laserul.
