Laser na voľných elektrónoch
Laser na voľných elektrónoch (FEL) je laser, ktorý vytvára veľmi jasný svetelný lúč. Je to v podstate super baterka. Má rovnaké optické vlastnosti ako bežné lasery, napríklad vyžaruje lúč pozostávajúci z koherentného elektromagnetického žiarenia, ktoré môže dosiahnuť vysoký výkon. FEL používa na vytvorenie lúča princípy činnosti, ktoré sú veľmi odlišné od princípov činnosti bežného lasera. Na rozdiel od plynových, kvapalných alebo pevnolátkových laserov, ako sú diódové lasery, v ktorých sú elektróny excitované, kým sú viazané na atómy, FEL používajú ako laserové médium relativistický zväzok elektrónov, ktorý sa voľne pohybuje magnetickou štruktúrou, preto sa používa termín voľný elektrón. Laser s voľnými elektrónmi má najširší frekvenčný rozsah zo všetkých typov laserov a môže byť široko laditeľný, v súčasnosti v rozsahu vlnových dĺžok od mikrovĺn, cez terahertzové žiarenie a infračervené žiarenie, viditeľné spektrum, ultrafialové žiarenie až po röntgenové žiarenie.
Lasery na voľných elektrónoch vynašiel John Madey v roku 1976 na Stanfordskej univerzite. Práca nadväzuje na výskum Hansa Motza a jeho spolupracovníkov, ktorí v roku 1953 vyrobili v Stanforde prvý undulátor s použitím wigglerovej magnetickej konfigurácie, ktorá je základom lasera s voľnými elektrónmi. Madey použil 24 MeV elektrónový lúč a 5 m dlhý wiggler na zosilnenie signálu. Čoskoro potom začali takéto lasery vyvíjať aj ďalšie laboratóriá s urýchľovačmi.
Lasery na voľných elektrónoch spotrebujú pri svojej prevádzke veľa elektrickej energie. Aby sa znížila spotreba energie potrebnej na ich prevádzku, vedci používajú lineárny urýchľovač na rekuperáciu energie na recykláciu vysokoenergetického elektrónového lúča, ktorý aktivuje laser.
Laser na voľných elektrónoch FELIX na FOM (Nieuwegein)
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je to laser na voľných elektrónoch?
Odpoveď: Laser na voľných elektrónoch alebo FEL je laser, ktorý vytvára veľmi jasný svetelný lúč. Má rovnaké optické vlastnosti ako bežné lasery, napríklad vyžaruje lúč pozostávajúci z koherentného elektromagnetického žiarenia, ktoré môže dosiahnuť vysoký výkon. Na rozdiel od plynových, kvapalných alebo pevnolátkových laserov, ako sú diódové lasery, v ktorých sú elektróny excitované, kým sú viazané na atómy, FEL používajú ako laserové médium relativistický zväzok elektrónov, ktorý sa voľne pohybuje cez magnetickú štruktúru.
Otázka: Aký rozsah frekvencií pokrýva laser na voľných elektrónoch?
Odpoveď: Laser na voľných elektrónoch má najširší frekvenčný rozsah zo všetkých typov laserov a je možné ho široko ladiť. V súčasnosti sa jeho vlnová dĺžka pohybuje od mikrovĺn cez terahertzové žiarenie a infračervené žiarenie, viditeľné spektrum, ultrafialové žiarenie až po röntgenové žiarenie.
Otázka: Kto vynašiel laser na voľných elektrónoch?
Odpoveď: Laser na voľných elektrónoch vynašiel John Madey v roku 1976 na Stanfordskej univerzite.
Otázka: Čo sa používalo na zosilnenie signálov pri prvých experimentoch s FEL?
Odpoveď: Pri prvých experimentoch s FEL použil John Madey na zosilnenie signálov 24 MeV elektrónový lúč a 5 m dlhý wiggler.
Otázka: Kto vyvinul skoršiu verziu toho, čo sa stalo FEL?
Odpoveď: Hans Motz a jeho spolupracovníci vyvinuli v roku 1953 v Stanforde skoršiu verziu toho, čo sa stalo FEL, pričom použili magnetickú konfiguráciu wigglera, ktorá je základom lasera s voľnými elektrónmi.
Otázka: Koľko elektrickej energie spotrebujú FEL pri svojej prevádzke?
Odpoveď: Lasery na voľných elektrónoch spotrebujú pri svojej prevádzke veľa elektrickej energie.
Otázka: Ako môžu vedci znížiť energiu potrebnú na prevádzku?
Odpoveď: Na zníženie energie potrebnej na prevádzku vedci používajú lineárny urýchľovač na rekuperáciu energie na recykláciu vysokoenergetického elektrónového lúča, ktorý aktivuje laser.
