• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Laser na swobodnych elektronach



    Podstrony: 1 [2] [3] [4]
    Przeczytaj także...
    Szczególna teoria względności (STW) – teoria fizyczna stworzona przez Alberta Einsteina w 1905 roku. Zmieniła ona sposób pojmowania czasu i przestrzeni opisane wcześniej w newtonowskiej mechanice klasycznej. Teoria pozwoliła usunąć trudności interpretacyjne i sprzeczności pojawiające się na styku mechaniki (zwanej obecnie klasyczną) i elektromagnetyzmu po ogłoszeniu przez Jamesa Clerka Maxwella teorii elektromagnetyzmu.Mikrofale – rodzaj promieniowania elektromagnetycznego o długości fali pomiędzy podczerwienią i falami ultrakrótkimi, zaliczane są do fal radiowych. W różnych opracowaniach spotyka się różne zakresy promieniowania uznawanego za promieniowanie mikrofalowe, przykładowo od 1 mm (częstotliwość 300 GHz) do 30 cm (1 GHz), częstotliwość = 3·10 ÷ 3·10 Hz, a długości λ = 10 ÷ 0,1 m . Ten zakres pokrywa również pasma UHF oraz EHF (fale milimetrowe).
    Laser na swobodnych elektronach FELIX w Institute for Plasma Physics Rijnhuizen

    Laser na swobodnych elektronach (ang. Free-electron laser – FEL) – urządzenie emitujące spójne promieniowanie elektromagnetyczne takie jak wytwarza laser. Jednak w przeciwieństwie do zwykłych laserów, w których promieniowanie powstaje w materii, w laserze na swobodnych elektronach promieniowanie emitują bardzo szybko poruszające się elektrony swobodne w specjalnie ukształtowanym polu magnetycznym. W laserze na swobodnych elektronach długość emitowanej fali nie jest ograniczona przez konkretne przejścia między dyskretnymi poziomami energii w materii, a z wynika z konstrukcji urządzenia, dzięki temu lasery tego typu są łatwo przestrajalne i mają najszerszy zakres emitowanych częstotliwości spośród wszystkich laserów. Skonstruowano lasery na swobodnych elektronach emitujące promieniowanie w zakresie długości fal od mikrofal, przez podczerwone, świetlne, ultrafioletowe aż do rentgenowskiego.

    Akcelerator – urządzenie służące do przyspieszania cząstek elementarnych lub jonów do prędkości bliskich prędkości światła. Cząstki obdarzone ładunkiem elektrycznym są przyspieszane w polu elektrycznym. Do skupienia cząstek w wiązkę oraz do nadania im odpowiedniego kierunku używa się odpowiednio ukształtowanego, w niektórych konstrukcjach także zmieniającego się w czasie, pola magnetycznego lub elektrycznego.Japonia (jap. 日本, trb. Nihon lub Nippon) – państwo wyspiarskie usytuowane na wąskim łańcuchu wysp na zachodnim Pacyfiku, u wschodnich wybrzeży Azji, o długości 3,3 tys. km. Archipelag rozciąga się niemal południkowo (Japończycy utrzymują, że ich kraj ma kształt „trzydniowego Księżyca”) pomiędzy 45°33′ a 20°25′ stopniem szerokości północnej, od Morza Ochockiego na północy do Morza Wschodniochińskiego i Tajwanu na południu. Stolica Tokio jest usytuowana prawie dokładnie na tej samej szerokości geograficznej co Ateny, Pekin, Teheran i Waszyngton.

    Lasery na swobodnych elektronach z zakresu ultrafioletu i promieniowania rentgenowskiego wytwarzają niezwykle krótkie, spójne i jasne laserowe impulsy fotonowe, które umożliwiają obrazowanie materii w rozdzielczości atomowej i w skalach czasowych krótszych niż charakterystyczne ruchy atomowe. W impulsach o czasie trwania około 50 femtosekund zapewniają one tyle fotonów, ile otrzymuje się w 1 sekundzie z nowoczesnych synchrotronów z pierścieniem akumulacyjnym. Laser na swobodnych elektronach FLASH w DESY w Hamburgu, był pierwszym FEL w zakresie widm miękkiego promieniowania rentgenowskiego, zaczął działać jako obiekt użytkownika latem 2005 r., i przez prawie 5 lat był jedynym urządzeniem FEL o tak krótkiej długości fali na świecie.

    Hamburg (łac. Hammonia; dolnoniem. Hamborg [ˈhaˑmbɔːχ]), właściwie Wolne i Hanzeatyckie Miasto Hamburg (niem. Freie und Hansestadt Hamburg) – miasto w północnych Niemczech na prawach kraju związkowego niedaleko ujścia Łaby do Morza Północnego. Wolne miasto i zarazem związkowy kraj niemiecki (pow. 755 km², ludność 1,74 mln – drugie po Berlinie). Największy port morski kraju (75 mln ton przeładunku), wielki ośrodek przemysłowy (statki, elektrotechnika, przetwórstwo ropy, przemysł spożywczy) i finansowy. W 2011 roku miasto to otrzymało tytuł Europejskiej Stolicy Czystości.Maser (od (ang.) Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation: wzmocnienie mikrofal poprzez wymuszoną emisję promieniowania) – urządzenie wzmacniające mikrofale za pomocą emisji wymuszonej promieniowania elektromagnetycznego. Przyrząd elektroniki kwantowej wytwarzający lub wzmacniający promieniowanie elektromagnetyczne mikrofalowe. Ma zastosowanie w urządzeniach radioastronomicznych, radarowych, łączności satelitarnej i kosmicznej. Maser to urządzenie o zasadzie działania identycznej jak laser, ale emitujące promieniowanie w innym zakresie częstotliwości.

    Chociaż podstawowa zasada leżąca u podstaw działania lasera na swobodnych elektronach jest prosta, zbudowanie działającego urządzania emitującego promieniowanie w zakresie rentgenowskim jest trudne i kosztowne.

    Historia[ | edytuj kod]

    W 1951 r. Hans Motz z Uniwersytetu Stanforda dokonał pierwszej kumulacji widma emisyjnego z wiązki elektronów poruszającej się w pofalowanym polu magnetycznym. Jednak nie zaobserwowano spójnej emisji optycznej. W eksperymentach przeprowadzonych przez Motza i współpracowników wkrótce potem zaobserwowano zarówno niespójne promieniowanie w niebiesko-zielonej części widma, jak i spójną emisję w milimetrowych długościach fal.

    Litografia (zob. lit) — technika graficzna zaliczana do druku płaskiego, gdzie rysunek przeznaczony do powielania wykonuje się na kamieniu litograficznym, także odbitki wykonane tą techniką.Układ odniesienia (fizyka) – punkt lub układ punktów w przestrzeni, względem którego określa się położenie lub zmianę położenia (ruch) danego ciała. Wybrany punkt często wskazuje się poprzez wskazanie ciała, z którym związany jest układ współrzędnych.

    Zastosowanie falującego pola magnetycznego do konstrukcji masera zostało niezależnie wykorzystane przez Roberta Philipsa w 1957 roku w konstrukcji maserów o mocy większej niż uzyskiwane wówczas z lamp mikrofalowych. Dla urządzań emitujących promieniowanie w ten sposób zaproponowano nazwę ubitron jako skrót od Undulating Beam Interaction. W ciągu następnych lat Phillips przeprowadził wiele badań nad interakcją wiązki elektronów i pola magnetycznego, był pionierem wielu innowacyjnych koncepcji. Podczas gdy wówczas uzyskiwano moc wyjściową mikrofal 1–10 W, Phillips wytworzył falę o długości fali 5 mm i mocy w impulsie 150 kW.

    European XFEL (ang. European X-ray Free Electron Laser), czyli Europejski Rentgenowski Laser na Swobodnych Elektronach, jest budowany w synchrotronowym centrum badawczym DESY w Hamburgu. Jest to najbardziej zaawansowane przestrajalne laserowe źródło silnego promieniowania w zakresie rentgenowskim. Infrastruktura lasera rozpościera się od ośrodka w DESY aż do oddalonej o 3,5 km miejscowości Schenefeld, gdzie ulokowane będą laboratoria badawcze. Ten międzynarodowy projekt łączy naukowców i inżynierów z wielu krajów Europy i świata, w tym z Polski.Promieniowanie rentgenowskie (promieniowanie rtg, promieniowanie X, promienie X) – rodzaj promieniowania elektromagnetycznego, które jest generowane podczas wyhamowywania elektronów. Długość fali mieści się w zakresie od 10 pm do 10 nm. Zakres promieniowania rentgenowskiego znajduje się pomiędzy nadfioletem i promieniowaniem gamma.

    Odrodzenie zainteresowania koncepcją zaczęło się w latach 70. XX wieku, wówczas John Madey w 1975 roku użył terminu „laser na swobodnych elektronach”, gdy opisywał swój eksperyment, w którym wytworzono emisję w podczerwieni o długości fali 10,6 μm, stosując wiązkę elektronów z liniowego akceleratora częstotliwości radiowych. Pierwszy optyczny laser na swobodnych elektronach został zbudowany przy użyciu pierścienia akumulacyjnego na Université Paris-Sud i był dostrajany w szerokim zakresie długości fali. Uzyskano także emisję o widzialnej i ultrafioletowej długości fali przy użyciu pierścienia akumulacyjnego VEPP w Nowosybirsku w Rosji.

    Szum śrutowy (niem. Schrotrauschen) – fluktuacje zachodzące w układach zawierających odpowiednio mało cząstek mogących nieść energię. Przykładem może być szum związany z przepływem prądu elektrycznego, związany z ziarnistą naturą ładunku elektrycznego. Szum śrutowy jest szumem białym i charakteryzuje się normalnym rozkładem wartości chwilowych oraz stałą gęstością widmową energii. Pomiary szumu śrutowego pozwalają na wyznaczenie wielkości ładunku elementarnego.W optyce emisja wymuszona (stymulowana, indukowana) – proces emisji fotonów przez materię w wyniku oddziaływania z fotonem inicjującym. Warunkiem do tego, aby emisja wymuszona nastąpiła, jest równość energii fotonu z energią wzbudzenia atomu. Foton inicjujący emisję nie jest pochłaniany przez materię – pełni tylko rolę wyzwalającą proces. Foton emitowany przez atom ma częstotliwość (a więc również energię), fazę i polaryzację taką samą jak foton wywołujący emisję. Kierunek ruchu obu fotonów również jest ten sam. Światło złożone z takich identycznych fotonów nazywa się światłem spójnym. Zjawisko to jest podstawą działania laserów.

    Zastosowania[ | edytuj kod]

    O możliwych zastosowaniach laserów na swobodnych elektronach decydują specyficzne cechy generowanego przez nie promieniowania. Lasery te mogą wytwarzać spójną wiązkę promieniowania rentgenowskiego o bardzo krótkim czasie trwania impulsu, bardzo dużej mocy w impulsie. EFL znajdują zastosowania w:

    Synchrotron – szczególny typ akceleratora cyklicznego, w którym cząstki są przyspieszane w polu elektrycznym wzbudzanym w szczelinach rezonatorów synchronicznie do czasu ich obiegu. W synchrotronie, tak jak w każdym cyklotronie (akceleratorze cyklicznym) przyspieszane cząstki krążą w polu magnetycznym. W miarę wzrostu energii przyspieszanych cząstek, pole magnetyczne jest zwiększane, by zachować stały promień obiegu cząstek.Ultrafiolet, nadfiolet, promieniowanie ultrafioletowe, promieniowanie nadfioletowe (skrót UV) – promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali od 10 nm do 400 nm (niektóre źródła za ultrafiolet przyjmują zakres 100–400 nm), niewidzialne dla człowieka. Promieniowanie ultrafioletowe są to fale krótsze niż promieniowanie widzialne i dłuższe niż promieniowanie rentgenowskie. Zostało odkryte niezależnie przez niemieckiego fizyka, Johanna Wilhelma Rittera, i brytyjskiego chemika, Williama Hyde’a Wollastona, w 1801 roku.
  • fizyce atomowej i jądrowej, do badania poziomów energetycznych,
  • badaniach mikrostruktur,
  • badania plazmy i gęstej gorącej materii,
  • technologii do badania dynamiki reakcji chemicznych w materii skondensowanej,
  • litografii wielkiej skali integracji.


  • Podstrony: 1 [2] [3] [4]




    Warto wiedzieć że... beta

    Akcelerator liniowy - liniak - rodzaj akceleratora, w którym przyspieszane cząstki poruszają się po torach w przybliżeniu prostoliniowych.
    Centrum Liniowego Akceleratora Stanforda (ang. Stanford Linear Accelerator Center, SLAC) to jeden z największych ośrodków badawczych fizyki cząstek elementarnych posiadający m.in. akcelerator liniowy LINAC o długości ponad 3 km. Ośrodek jest położony na południe od San Francisco, w Palo Alto. Znajduje się na Uniwersytecie Stanforda.
    Relatywistyczny efekt Dopplera – efekt Dopplera zachodzący dla światła. Podobnie jak w mechanice klasycznej, relatywistyczny efekt Dopplera prowadzi do zmiany mierzonej przez obserwatora częstotliwości fali (w tym przypadku elektromagnetycznej) względem częstotliwości emitowanej przez źródło. Aby zgodnie z mechaniką relatywistyczną obliczyć taką zmianę, konieczne jest uwzględnienie przewidywanych przez szczególną teorię względności efektów, takich jak dylatacja czasu. Relatywistyczny efekt Dopplera jest szczególnie zauważalny przy względnej prędkości źródła i obserwatora bliskiej prędkości światła w próżni.
    Sekunda (łac. secunda – następna, najbliższa) – jednostka czasu, jednostka podstawowa większości układów jednostek miar np. SI, MKS, CGS – obecnie oznaczana s, niegdyś sek.
    Herc (Hz) – jednostka miary częstotliwości w układzie SI (jednostka pochodna układu SI) i w wielu innych, np. CGS, MKS i MKSA. Definiuje się ją jako liczbę cykli na sekundę.
    Siła Lorentza — siła jaka działa na cząstkę obdarzoną ładunkiem elektrycznym poruszającą się w polu elektromagnetycznym. Wzór podany został po raz pierwszy przez Lorentza i dlatego nazwano go jego imieniem.
    San Francisco – miasto i hrabstwo w stanie Kalifornia w Stanach Zjednoczonych, położone na półwyspie otoczonym przez Ocean Spokojny na zachodzie, zatokę San Francisco na wschodzie i cieśninę Golden Gate na północy. Czwarte pod względem liczby ludności miasto w Kalifornii i trzynaste w całym kraju. Ósme miasto w Stanach Zjednoczonych pod względem gęstości zaludnienia. San Francisco jest częścią obszaru metropolitalnego San Francisco Bay Area, którego liczba ludności przekracza 7,2 miliona.

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.032 sek.