Brīvo elektronu lāzers
Brīvo elektronu lāzers jeb FEL ir lāzers, kas rada ļoti spilgtu gaismas kūli. Būtībā tas ir super lukturītis. Tam ir tādas pašas optiskās īpašības kā parastajiem lāzeriem, piemēram, tas izstaro staru kūli, kas sastāv no koherenta elektromagnētiskā starojuma, kas var sasniegt lielu jaudu. FEL izmanto darbības principus, lai veidotu staru kūli, kas ļoti atšķiras no parastā lāzera darbības principiem. Atšķirībā no gāzes, šķidruma vai cietvielu lāzeriem, piemēram, diodu lāzeriem, kuros elektroni tiek uzbudināti, būdami piesaistīti atomiem, FEL kā lāzera vidi izmanto relatīvisma elektronu kūli, kas brīvi pārvietojas caur magnētisku struktūru, tāpēc arī apzīmējums "brīvais elektrons". Brīvo elektronu lāzeriem ir visplašākais frekvenču diapazons no visiem lāzeru veidiem, un tos var plaši noregulēt, un to viļņu garums pašlaik svārstās no mikroviļņiem, teraherca starojuma un infrasarkanā starojuma līdz redzamajam spektram, ultravioletajiem un rentgena stariem.
Brīvo elektronu lāzerus 1976. gadā Stenfordas Universitātē izgudroja Džons Madeijs. Darbs balstījās uz Hansa Motca un viņa līdzstrādnieku veiktajiem pētījumiem, kuri 1953. gadā Stenfordā izgatavoja pirmo undulatoru, izmantojot brīvo elektronu lāzera pamatā esošo "wiggler" magnētisko konfigurāciju. Madey izmantoja 24 MeV elektronu staru kūli un 5 m garu wiggleru, lai pastiprinātu signālu. Drīz pēc tam šādus lāzerus sāka izstrādāt arī citas laboratorijas, kurās bija paātrinātāji.
Strādājot ar brīvo elektronu lāzeriem, tie patērē daudz elektroenerģijas. Lai samazinātu to darbības nodrošināšanai nepieciešamo enerģiju, zinātnieki izmanto enerģijas reģenerācijas lineāro paātrinātāju, lai pārstrādātu augstas enerģijas elektronu staru kūli, kas aktivizē lāzeru.
Brīvo elektronu lāzers FELIX FOM (Nieuwegein)
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir brīvo elektronu lāzers?
A: Brīvo elektronu lāzers jeb FEL ir lāzers, kas rada ļoti spilgtu gaismas kūli. Tam ir tādas pašas optiskās īpašības kā parastajiem lāzeriem, piemēram, tas izstaro staru kūli, kas sastāv no koherenta elektromagnētiskā starojuma, kas var sasniegt lielu jaudu. Atšķirībā no gāzes, šķidruma vai cietvielu lāzeriem, piemēram, diodu lāzeriem, kuros elektroni tiek uzbudināti, esot piesaistīti atomiem, FEL kā lāzera vidi izmanto relatīvi elektronu kūli, kas brīvi pārvietojas caur magnētisku struktūru.
J: Kādu frekvenču diapazonu aptver brīvo elektronu lāzers?
A: Brīvo elektronu lāzeriem ir visplašākais frekvenču diapazons starp visiem lāzeru veidiem, un tos var plaši regulēt. Pašlaik tā viļņu garuma diapazons ir no mikroviļņiem, terahercu starojuma un infrasarkanā starojuma līdz redzamajam spektram, ultravioletajiem un rentgena stariem.
J: Kas izgudroja brīvo elektronu lāzeru?
A: Brīvo elektronu lāzerus izgudroja Džons Madeijs (John Madey) 1976. gadā Stenfordas Universitātē.
J: Kas tika izmantots, lai pastiprinātu signālus agrīnajos eksperimentos ar FEL?
A: Agrīnajos eksperimentos ar FEL Džons Madeijs signālu pastiprināšanai izmantoja 24 MeV elektronu staru kūli un 5 m garu vīgleri.
J: Kas izstrādāja agrāku versiju tam, kas vēlāk kļuva par FEL?
A: Hanss Motcs un viņa kolēģi 1953. gadā Stenfordā izstrādāja agrīnāku versiju tam, kas kļuva par FEL, izmantojot brīvo elektronu lāzera centrālo brīvo elektronu lāzera magnētisko konfigurāciju - wiggler.
J: Cik daudz elektrības patērē FEL, kad tie darbojas?
A.: Darbojoties brīvo elektronu lāzeriem, tie patērē daudz elektrības.
J: Kā zinātnieki var samazināt darbībai nepieciešamo enerģiju?
A. Lai samazinātu darbībai nepieciešamo enerģiju, zinātnieki izmanto enerģijas reģenerācijas lineāro paātrinātāju, lai pārstrādātu augstas enerģijas elektronu kūli, kas aktivizē lāzeru.
