Frielektronlaser
En frielektronlaser (FEL) är en laser som producerar en mycket ljusstark ljusstråle. Det är i princip en superficklampa. Den har samma optiska egenskaper som konventionella lasrar, t.ex. att den avger en stråle bestående av koherent elektromagnetisk strålning som kan nå hög effekt. FEL använder sig av arbetsprinciper för att bilda strålen som skiljer sig mycket från en konventionell lasers arbetsprinciper. Till skillnad från gas-, vätske- eller faststadslasrar, t.ex. diodlasrar, där elektroner exciteras medan de är bundna till atomer, använder FEL en relativistisk elektronstråle som lasermedium som rör sig fritt genom en magnetisk struktur, därav termen fri elektron. Frielektronlasern har det bredaste frekvensområdet av alla lasertyper och kan ställas in i stor utsträckning. För närvarande sträcker sig våglängden från mikrovågor, via terahertzstrålning och infraröd strålning, till det synliga spektrumet, ultraviolett och röntgenstrålning.
Frielektronlaser uppfanns av John Madey 1976 vid Stanford University. Arbetet bygger på forskning utförd av Hans Motz och hans medarbetare som tillverkade den första undulatorn vid Stanford 1953 med hjälp av den magnetiska wiggler-konfiguration som är kärnan i en frielektronlaser. Madey använde en 24 MeV elektronstråle och en 5 meter lång wiggler för att förstärka en signal. Strax därefter började andra laboratorier med acceleratorer att utveckla sådana lasrar.
Frielektronlasrar använder mycket elektricitet när de fungerar. För att minska den energi som behövs för att hålla dem igång använder forskarna en linjär accelerator för energiåtervinning för att återvinna den högenergiska elektronstråle som aktiverar lasern.
Frielektronlaser FELIX vid FOM (Nieuwegein)
Frågor och svar
Fråga: Vad är en frielektronlaser?
S: En frielektronlaser, eller FEL, är en laser som producerar en mycket ljusstark ljusstråle. Den har samma optiska egenskaper som konventionella lasrar, t.ex. att den avger en stråle som består av koherent elektromagnetisk strålning som kan nå hög effekt. Till skillnad från gas-, vätske- eller faststadslasrar som t.ex. diodlasrar, där elektroner exciteras medan de är bundna till atomer, använder FEL:er en relativistisk elektronstråle som lasermedium som rör sig fritt genom en magnetisk struktur.
F: Vilket frekvensområde täcker frielektronlasern?
S: Frielektronlasern har det bredaste frekvensområdet av alla lasertyper och kan ställas in i stor utsträckning. För närvarande sträcker sig våglängden från mikrovågor, via terahertzstrålning och infrarött, till det synliga spektrumet, ultraviolett och röntgenstrålning.
F: Vem uppfann frielektronlasern?
S: Frielektronlaser uppfanns av John Madey 1976 vid Stanford University.
F: Vad användes för att förstärka signalerna vid de första experimenten med FEL:s?
S: Vid de första experimenten med FEL:er använde John Madey en 24 MeV elektronstråle och en 5 meter lång wiggler för att förstärka signalerna.
Fråga: Vem utvecklade en tidigare version av det som skulle bli en FEL?
S: Hans Motz och hans medarbetare utvecklade en tidigare version av det som skulle bli en FEL vid Stanford 1953 med hjälp av den magnetiska konfigurationen med wiggler som är kärnan i en frielektronlaser.
F: Hur mycket elektricitet förbrukar FEL:er när de är i drift?
S: Frielektronlasrar använder mycket elektricitet när de är i drift.
F: Hur kan forskarna minska den energi som behövs för driften?
S: För att minska den energi som behövs för driften använder forskarna en linjär accelerator för energiåtervinning för att återvinna den högenergiska elektronstråle som aktiverar lasern.
