Laser na proste elektrone
Laser na proste elektrone ali FEL je laser, ki proizvaja zelo svetel snop svetlobe. To je pravzaprav super svetilka. Ima enake optične lastnosti kot običajni laserji, kot je oddajanje snopa, sestavljenega iz koherentnega elektromagnetnega sevanja, ki lahko doseže veliko moč. FEL uporablja načela delovanja za oblikovanje žarka, ki se zelo razlikujejo od načel delovanja običajnih laserjev. Za razliko od laserjev v plinastem, tekočem ali trdnem stanju, kot so diodni laserji, pri katerih se elektroni vzbujajo, ko so vezani na atome, FEL kot laserski medij uporablja relativistični elektronski žarek, ki se prosto giblje skozi magnetno strukturo, od tod izraz prosti elektron. Laser na proste elektrone ima najširše frekvenčno območje med vsemi vrstami laserjev in ga je mogoče široko uglasiti, trenutno sega po valovni dolžini od mikrovalov prek teraherznega in infrardečega sevanja do vidnega spektra, ultravijoličnih in rentgenskih žarkov.
Laserje na proste elektrone je leta 1976 na Univerzi Stanford izumil John Madey. Delo temelji na raziskavah Hansa Motza in njegovih sodelavcev, ki so leta 1953 na Stanfordu izdelali prvi undulator z uporabo magnetne konfiguracije wiggler, ki je bistvo laserja s prostimi elektroni. Madey je uporabil 24 MeV elektronski žarek in 5 m dolg wiggler za ojačitev signala. Kmalu zatem so takšne laserje začeli razvijati tudi drugi laboratoriji s pospeševalniki.
Laserji s prostimi elektroni pri svojem delovanju porabijo veliko električne energije. Da bi zmanjšali količino energije, potrebne za njihovo delovanje, znanstveniki uporabljajo linearni pospeševalnik za rekuperacijo energije za recikliranje visokoenergijskega elektronskega žarka, ki aktivira laser.
Laser na proste elektrone FELIX na FOM (Nieuwegein)
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je laser na proste elektrone?
O: Laser na proste elektrone ali FEL je laser, ki proizvaja zelo svetel snop svetlobe. Ima enake optične lastnosti kot običajni laserji, kot je oddajanje snopa, sestavljenega iz koherentnega elektromagnetnega sevanja, ki lahko doseže veliko moč. Za razliko od laserjev v plinastem, tekočem ali trdnem stanju, kot so diodni laserji, pri katerih so elektroni vzbujeni, ko so vezani na atome, se pri laserjih FEL kot laserski medij uporablja relativistični elektronski žarek, ki se prosto giblje skozi magnetno strukturo.
V: Kakšno frekvenčno območje pokriva laser na proste elektrone?
O: Laser na proste elektrone ima najširše frekvenčno območje med vsemi vrstami laserjev in ga je mogoče široko uglasiti. Trenutno sega po valovni dolžini od mikrovalov, preko teraherznega sevanja in infrardečega spektra do vidnega spektra, ultravijoličnega spektra in rentgenskih žarkov.
V: Kdo je izumil laser na proste elektrone?
O: Laserje na proste elektrone je leta 1976 izumil John Madey na Univerzi Stanford.
V: Kaj se je uporabljalo za ojačevanje signalov pri prvih poskusih z laserji na proste elektrone?
O: John Madey je pri zgodnjih poskusih s FEL za ojačitev signalov uporabljal 24 MeV elektronski žarek in 5 m dolg wiggler.
V: Kdo je razvil zgodnejšo različico naprave, ki je postala FEL?
O: Hans Motz in njegovi sodelavci so leta 1953 na Stanfordu razvili zgodnejšo različico tega, kar je postalo FEL, z uporabo magnetne konfiguracije wigglerja, ki je bistvo laserja na proste elektrone.
V: Koliko električne energije porabijo laserji FEL pri svojem delovanju?
O: Laserji s prostimi elektroni med delovanjem porabijo veliko električne energije.
V: Kako lahko znanstveniki zmanjšajo količino energije, potrebne za delovanje?
O: Za zmanjšanje energije, potrebne za delovanje, znanstveniki uporabljajo linearni pospeševalnik za rekuperacijo energije za recikliranje visokoenergijskega elektronskega žarka, ki aktivira laser.
