Laser na volných elektronech
Laser na volných elektronech (FEL) je laser, který vytváří velmi jasný světelný paprsek. Je to v podstatě super svítilna. Má stejné optické vlastnosti jako běžné lasery, například vyzařuje paprsek složený z koherentního elektromagnetického záření, které může dosahovat vysokého výkonu. FEL používá k vytvoření paprsku principy činnosti, které jsou velmi odlišné od principů činnosti běžného laseru. Na rozdíl od plynových, kapalinových nebo pevnolátkových laserů, jako jsou diodové lasery, v nichž jsou elektrony excitovány při vazbě na atomy, FEL používají jako laserové médium relativistický svazek elektronů, který se volně pohybuje magnetickou strukturou, odtud termín volný elektron. Laser na volných elektronech má nejširší frekvenční rozsah ze všech typů laserů a může být široce laditelný, v současné době v rozsahu vlnových délek od mikrovln přes terahertzové záření a infračervené záření až po viditelné spektrum, ultrafialové a rentgenové záření.
Lasery na volných elektronech vynalezl John Madey v roce 1976 na Stanfordově univerzitě. Navázal na výzkum Hanse Motze a jeho spolupracovníků, kteří v roce 1953 vyrobili ve Stanfordu první undulátor využívající magnetické uspořádání wiggler, které je základem laseru na volných elektronech. Madey použil k zesílení signálu elektronový svazek o energii 24 MeV a 5 m dlouhý wiggler. Brzy poté začaly takové lasery vyvíjet i další laboratoře s urychlovači.
Lasery na volných elektronech spotřebovávají při své činnosti velké množství elektrické energie. Aby se snížila spotřeba energie potřebné k jejich provozu, používají vědci lineární urychlovač s rekuperací energie k recyklaci vysokoenergetického elektronového paprsku, který aktivuje laser.
Laser na volných elektronech FELIX na FOM (Nieuwegein)
Otázky a odpovědi
Otázka: Co je to laser na volných elektronech?
Odpověď: Laser na volných elektronech neboli FEL je laser, který vytváří velmi jasný světelný paprsek. Má stejné optické vlastnosti jako běžné lasery, například vyzařuje paprsek složený z koherentního elektromagnetického záření, které může dosahovat vysokého výkonu. Na rozdíl od plynových, kapalinových nebo pevnolátkových laserů, jako jsou diodové lasery, v nichž jsou elektrony excitovány při vazbě na atomy, FEL používají jako laserové médium relativistický svazek elektronů, který se volně pohybuje magnetickou strukturou.
Otázka: Jaký rozsah frekvencí pokrývá laser na volných elektronech?
Odpověď: Laser na volných elektronech má nejširší frekvenční rozsah ze všech typů laserů a lze jej široce ladit. V současné době sahá od mikrovln přes terahertzové a infračervené záření, viditelné spektrum, ultrafialové záření až po rentgenové záření.
Otázka: Kdo vynalezl laser na volných elektronech?
Odpověď: Lasery na volných elektronech vynalezl John Madey v roce 1976 na Stanfordově univerzitě.
Otázka: Co se používalo k zesílení signálů při prvních experimentech s FEL?
Odpověď: Při prvních experimentech s FEL používal John Madey k zesílení signálů svazek elektronů o energii 24 MeV a 5 m dlouhý wiggler.
Otázka: Kdo vyvinul dřívější verzi toho, co se později stalo FEL?
A: Hans Motz a jeho spolupracovníci vyvinuli v roce 1953 ve Stanfordu dřívější verzi toho, co se později stalo FEL, a použili magnetickou konfiguraci wiggleru, která je základem laseru na volných elektronech.
Otázka: Kolik elektřiny spotřebují FEL při svém provozu?
Odpověď: Lasery na volných elektronech spotřebují při svém provozu hodně elektřiny.
Otázka: Jak mohou vědci snížit množství energie potřebné k provozu?
Odpověď: Pro snížení spotřeby energie vědci používají lineární urychlovač s rekuperací energie k recyklaci vysokoenergetického svazku elektronů, který aktivuje laser.
