Рентгеновский лазер EuXFEL приближается к точке выхода на полную мощность

Лазер EuXFEL

Напомним нашим читателям, что европейский лазер на свободных электронах EuXFEL, являющийся сейчас самым большим в мире подобным лазером, начал ускорять первые электроны в 2015 году, а первые вспышки рентгеновского излучения были получены на этой установке в мае 2017 года. В сентябре прошлого года это грандиозное сооружение, построенное в недрах 3.4-километрового туннеля неподалеку от Гамбурга, Германия, было отдано в распоряжение ученых. И уже в августе этого года была опубликована первая научная работа, основанная на результатах, полученных при помощи лазера EuXFEL.

В настоящее время для проведения исследований доступны лишь два помещения, в которые проведены отдельные выходы рентгеновского излучения. Но к 2019 году у лазера EuXFEL будет уже шесть экспериментальных помещений, в которых ученые смогут использовать импульсы, вырабатываемые тремя независимыми рентгеновскими лазерами. Из-за ограниченных возможностей существующей системы охлаждения, «скорострельность» лазера EuXFEL ограничена сейчас 27 тысячами импульсов в секунду, но в будущем этот лазер сможет вырабатывать практически непрерывный поток импульсов — 1 миллион импульсов в секунду.

Сердцем лазера EuXFEL является 2.1-километровый линейный ускоритель, в котором установлено множество сверхпроводящих резонаторов. Высокочастотные радиоволны, поданные на элементы этих резонаторов, создают в них положительные и отрицательные электрические поля. Электроны попадают внутрь ловушки резонатора, когда на нем присутствует положительное электрическое поле, а смена полярности поля на отрицательную позволяет «выстрелить» этими электронами словно из пушки. И прохождение электронов через каждый резонатор снабжает их дополнительной энергией.

Электроны покидают ускоритель, обладая энергией в 17.5 гигаэлектронвольт, и подаются внутрь так называемого ондулятора, составленного из множества постоянных магнитов. Суммарное магнитное поле ондулятора имеет синусоидальную форму, по такой же траектории движутся и попавшие туда электроны. Каждый раз, когда электрон меняет направление движения, он теряет энергию, испуская фотон рентгеновского излучения. Все фотоны собираются, фокусируются и в результате вырабатывается короткий, мощный и острый как игла импульс рентгеновского излучения

Большое количество резонаторов позволяет ускорителю разгонять до 27 тысяч пучков электронов за один раз. Каждый из этих пучков, попадая в ондулятор, вырабатывает один рентгеновский импульс. Основным достоинством такого способа являются абсолютно идентичные параметры всех вырабатываемых импульсов, что обеспечивает более идеальные условия для проведения измерений и экспериментов, чем любой другой из существующих рентгеновских лазеров.

Идентичность вырабатываемых лазером EuXFEL импульсов позволяет ученым создавать «молекулярные и атомарные фильмы», позволяющие увидеть поведение атомов и молекул во время быстротечных химических реакций. Также, подобная съемка позволяет увидеть изменения в структуре материалов во время воздействия на них механических усилий, тепла, электромагнитного излучения или света.

Share Button

Материалы по теме:

Ученые CERN планируют выяснить, в каком направлении падает антиматерия, вниз или вверх?
Из школьного курса физики нам известно, что молоток и легчайшее перышко, будучи помещенными в вакуум, упадут на поверхность в один и тот же момент. ...
Создан силовой луч, способный захватывать и удерживать атомы для их дальнейшего использования в квантовых технологиях
Силовые лучи, способные захватывать и удерживать различные объекты, являлись предметом научной фантастики уже достаточно долгое время. И недавно группе исследователей из Австралии удалось создать ...
Создан самый маленький оптический гироскоп, использующий «вращающийся» свет
Гироскопы - это устройства, при помощи которых беспилотные автомобили, летательные аппараты и портативные электронные устройства определяют свою ориентацию в трехмерном пространстве. Первые из гироскопов ...
Ученые обнаружили, что одна из экзотических форм льда может расти со скоростью 1600 километров в час
В начале этого года мы рассказывали нашим читателям о созданной учеными новой экзотической форме льда, который может формироваться в естественных условиях только глубоко в ...
Машины-монстры: Самая быстрая камера, делающая 10 триллионов кадров в секунду
Всегда интересно смотреть видео, снятые в режиме замедленной съемки скоростными камерами, лучшие из которых могут делать тысячи и десятки тысяч кадров в секунду. Но ...
You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.

Leave a Reply

Яндекс.Метрика