منابع نوری سینکروترون برای قرن 21

آزمایشگاههای پنج قاره در حال ارتقاء سنکروترونهای حلقه ذخیره سازی و لیزرهای الکترون آزاد هستند تا پرتوهای اشعه ایکس آنها روشن تر و سازگارتر با کاربردهای علمی و پزشکی باشد.

گروه آموزشی مهندس شکوفه ساتری

لیزرهای حالت جامد

لیزرهای نیمه هادی ، مواد و کاربردها

لیزرها و سیستم های تصویربرداری ، فوتونیک سبز و پایداری

لیزرهای قدرتمند

لیزرهای الکترون آزاد

زمینه های نوری فوق العاده شدید 

کریستالوگرافی اشعه ایکس (XRC)

لیزر الکترون آزاد

لیزرهای الکترون آزاد برای استفاده در کریستالوگرافی اشعه ایکس توسعه یافته اند. اینها درخشان ترین منابع اشعه ایکس در حال حاضر هستند. با تابش اشعه ایکس در فموس دوم ثانیه. شدت منبع به حدی است که الگوهای پراش تفکیک اتمی را می توان برای بلورها و در غیر این صورت برای جمع آوری بسیار کوچک حل کرد. با این حال ، منبع نور شدید نیز نمونه را از بین می برد ، که نیاز به شلیک چند کریستال دارد. از آنجا که هر کریستال به طور تصادفی در پرتو قرار دارد ، صدها هزار تصویر پراش جداگانه باید جمع آوری شود تا یک مجموعه داده کامل به دست آید. این روش ، کریستالوگرافی فمتوثانیه ، برای حل ساختار تعدادی از ساختارهای کریستال پروتئینی مورد استفاده قرار می گیرد ، که گاهی اوقات تفاوت هایی را با ساختارهای معادل جمع آوری شده از منابع سنکروترون نشان می دهد. 

فیزیک متحد کننده شتاب دهنده ها ، لیزرها و پلاسما

منابع نور سینکترون و لیزرهای الکترون آزاد

به ندرت هیچ کشف دیگری در قرن نوزدهم بر علم و فناوری چنین تأثیری داشته است مانند یافته اصلی ویلهلم کنراد رونتگن در مورد اشعه ایکس. لوله های اشعه ایکس به زودی راه خود را به عنوان ابزارهای عالی برای کاربردهای متعدد در پزشکی ، زیست شناسی ، علم مواد و آزمایش ، شیمی و امنیت عمومی باز کردند. توسعه منابع تابشی جدید با درخشندگی بیشتر و طیف طیف گسترده ای منجر به تحولات خیره کننده ای مانند سنکروترون الکترون و حلقه ذخیره الکترون و لیزر فریالکترون شد. 

انواع لیزر

انواع لیزر

کریستال ها ، شیشه ها ، نیمه هادی ها ، گازها ، مایعات ، پرتوهای الکترون های پرانرژی و حتی ژلاتین دوپ شده با مواد مناسب می توانند پرتوهای لیزر تولید کنند. در طبیعت ، گازهای داغ در نزدیکی ستارگان درخشان می توانند در فرکانس های مایکروویو انتشار قوی تحریک شده ایجاد کنند ، اگرچه این ابرهای گازی فاقد حفره های طنین انداز هستند ، بنابراین پرتو تولید نمی کنند.

 

لیزرهای الکترون آزاد

لیزرهای الکترون آزاد

لیزر الکترون آزاد یکی از ایده های غیر معمول بود که در دهه 1970 ظهور کرد. در سال 1971 ، جان ام جی مادی پیشنهاد کرد که انرژی را از یک پرتو الکترونهای پرانرژی با خم کردن مسیر آنها به جلو و عقب هنگام عبور از آرایه ای از آهن ربا با قطبیت متناوب استخراج کند. با لیزر و دستگاه های مایکروویو تفاوت های قابل توجهی در دو رژیم وجود داشت.)

لیزرهای الکترون آزاد

طیف سنجی اشعه ایکس با اشعه سینکروترون

در توضیحات ما در مورد تشعشعات بدون موج ، ما مزایای عظیمی را مشاهده کردیم که در صورت افزودن منسجم تشعشع از قطب های مغناطیسی جداگانه ، قابل دستیابی است. به عنوان یادآوری ، وقتی منابع مساوی N به طور منسجم اضافه می شوند ، شدت تولید شده من به عنوان N2 متغیر است ، در مقایسه با افزایش شدت تنها N که منابع به طور ناپیوسته اضافه می شوند.  

لیزر مادون قرمز دور

لیزر مادون قرمز دور یا لیزر تراهرتز (لیزر FIR ، لیزر THz) لیزری با طول موج خروجی بین 30 تا 1000 میکرومتر (فرکانس 10/03-10 THz) ، در باند فرکانس مادون قرمز یا تراه هرتز طیف الکترومغناطیسی است.

لیزرهای الکترون آزاد که توسط شتاب دهنده های پلاسمای لیزر هدایت می شوند

شتاب دهنده های پلاسمای لیزری (LPA) این پتانسیل را دارند که لیزرهای الکترون آزاد فشرده (FEL) را برانند. حتی با گسترش انرژی LPA به طور معمول در سطح درصد ، تابش پرتو الکترونیکی می تواند عالی باشد ، به دلیل میزان انتشار نرمال کم (0.5 میلی متر <) و جریان پیک بالا (multi-kA) ناشی از مدت زمان پرتو الکترونی کوتاه مدت (چند fs) با این حال ، بسیار مهم است که برای کاهش اثر انتشار انرژی در سطح درصد ، فرد باید به طور فعال توزیع فضای فاز پرتو الکترونیکی را دستکاری کند.