Vabaelektronlaser
Vabaelektronlaser ehk FEL on laser, mis toodab väga eredat valgusvihku. See on põhimõtteliselt super taskulamp. Sellel on samad optilised omadused kui tavapärastel laseritel, näiteks see, et see kiirgab sidusast elektromagnetilisest kiirgusest koosnevat kiirt, mis võib saavutada suure võimsuse. FEL kasutab kiirte moodustamiseks tööpõhimõtteid, mis on väga erinevad tavapäraste laserite tööpõhimõtetest. Erinevalt gaasi-, vedeliku- või tahkislaseritest, nagu näiteks dioodlaserid, milles elektronid ergastatakse aatomite külge seotuna, kasutatakse FEL-is laserkeskkonnana relativistlikku elektronikiirt, mis liigub vabalt läbi magnetilise struktuuri, sellest ka nimetus vaba elektron. Vabaelektronlaseril on kõikidest lasertüüpidest kõige laiem sagedusvahemik ja see on laialdaselt häälestatav, ulatudes praegu lainepikkuste poolest mikrolainetest terahertsikiirguse ja infrapuna kaudu nähtava spektri, ultraviolett- ja röntgenkiirguse kaudu.
Vabaelektronlaserid leiutas John Madey 1976. aastal Stanfordi ülikoolis. See töö põhineb Hans Motzi ja tema kolleegide teadustöödel, kes tegid 1953. aastal Stanfordis esimese undulaatori, kasutades vabaelektronlaserite keskmes olevat wiggler-magnetkonfiguratsiooni. Madey kasutas signaali võimendamiseks 24 MeV elektronikiirt ja 5 m pikkust wigglerit. Varsti pärast seda hakkasid ka teised kiirenditega laboratooriumid selliseid lasereid arendama.
Vabaelektronlaserid kasutavad töötamisel palju elektrit. Et vähendada nende tööks vajalikku energiat, kasutavad teadlased energia taaskasutamise lineaarkiirendit, et taaskasutada laserit aktiveerivat suure energiaga elektronikiirt.
Vabaelektronlaser FELIX FOMis (Nieuwegein)
Küsimused ja vastused
K: Mis on vabade elektronide laser?
V: Vabaelektronlaser ehk FEL on laser, mis toodab väga eredat valgusvihku. Sellel on samad optilised omadused kui tavapärastel laseritel, näiteks kiirgab ta koherentsest elektromagnetilisest kiirgusest koosnevat kiirt, mis võib saavutada suure võimsuse. Erinevalt gaasi-, vedeliku- või tahkislaseritest, nagu näiteks dioodlaserid, milles elektronid ergastatakse aatomite külge seotud olekus, kasutatakse FEL-laserites laserkeskkonnana relativistlikku elektronikiirt, mis liigub vabalt läbi magnetilise struktuuri.
K: Millist sagedusvahemikku katab vabade elektronide laser?
V: Vabaelektronlaseril on kõige laiem sagedusvahemik kui ühelgi teisel lasertüübil ja seda saab laialdaselt häälestada. Praegu ulatub selle lainepikkus mikrolainetest terahertsikiirguse ja infrapunakiirguse kaudu nähtava spektri ja ultraviolettkiirguse ning röntgenkiirguse kaudu.
K: Kes leiutas vabaelektronlaseri?
V: Vabaelektronlaserid leiutas John Madey 1976. aastal Stanfordi ülikoolis.
K: Mida kasutati signaalide võimendamiseks varajaste FEL-ga tehtavate katsete puhul?
V: John Madey kasutas FEL-ga tehtavate varaste katsete puhul signaalide võimendamiseks 24 MeV elektronkiirt ja 5 m pikkust vingerdajat.
K: Kes töötas välja varasema versiooni sellest, millest hiljem sai FEL?
V: Hans Motz ja tema kolleegid arendasid 1953. aastal Stanfordis välja varasema versiooni sellest, millest sai FEL, kasutades vabade elektronide laserite keskmes olevat wiggleri magnetilist konfiguratsiooni.
K: Kui palju elektrienergiat kasutavad FELid töötades?
V: Vabaelektronlaserid kasutavad töötamisel palju elektrit.
K: Kuidas saavad teadlased vähendada tööks vajalikku energiat?
V: Tööks vajaliku energia vähendamiseks kasutavad teadlased energiaressursi lineaarkiirendit, et taaskasutada laserit aktiveerivat suure energiaga elektronkiirt.
