Fri-elektron laser
En frielektronlaser, eller FEL, er en laser, der producerer en meget lysstærk lysstråle. Det er i princippet en super lommelygte. Den har de samme optiske egenskaber som konventionelle lasere, f.eks. at den udsender en stråle bestående af kohærent elektromagnetisk stråling, som kan nå op på en høj effekt. FEL'en anvender driftsprincipper til at danne strålen, som er meget forskellige fra en konventionel lasers driftsprincipper. I modsætning til gas-, væske- eller faststoflasere som f.eks. diode-lasere, hvor elektroner er exciteret, mens de er bundet til atomer, anvender FEL'er en relativistisk elektronstråle som lasermedium, der bevæger sig frit gennem en magnetisk struktur, deraf betegnelsen fri elektron. Frie-elektronlaseren har det bredeste frekvensområde af alle lasertyper og kan indstilles i vid udstrækning, idet bølgelængden i øjeblikket spænder fra mikrobølger over terahertzstråling og infrarødt til det synlige spektrum, ultraviolet og røntgenstråler.
Frielektronlasere blev opfundet af John Madey i 1976 på Stanford University. Arbejdet bygger på forskning udført af Hans Motz og hans medarbejdere, som lavede den første undulator på Stanford i 1953 ved hjælp af den magnetiske wiggler-konfiguration, som er kernen i en frielektronlaser. Madey brugte en 24 MeV elektronstråle og en 5 m lang wiggler til at forstærke et signal. Snart derefter begyndte andre laboratorier med acceleratorer at udvikle sådanne lasere.
Frielektronlasere bruger en masse elektricitet, når de fungerer. For at reducere den energi, der er nødvendig for at holde dem i drift, bruger forskerne en lineær accelerator til at genbruge den højenergi-elektronstråle, der aktiverer laseren.
Fri-elektronlaser FELIX ved FOM (Nieuwegein)
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er en frielektronlaser?
A: En frielektronlaser, eller FEL, er en laser, der producerer en meget lysstærk lysstråle. Den har de samme optiske egenskaber som konventionelle lasere, f.eks. at den udsender en stråle bestående af kohærent elektromagnetisk stråling, som kan nå en høj effekt. I modsætning til gas-, væske- eller faststoflasere som f.eks. diode-lasere, hvor elektroner exciteres, mens de er bundet til atomer, bruger FEL'er en relativistisk elektronstråle som lasermedium, der bevæger sig frit gennem en magnetisk struktur.
Spørgsmål: Hvilket frekvensområde dækker frielektronlaseren?
A: Frielektronlaseren har det bredeste frekvensområde af alle lasertyper og kan indstilles i vid udstrækning. Den spænder i øjeblikket i bølgelængder fra mikrobølger over terahertzstråling og infrarødt til det synlige spektrum, ultraviolet og røntgenstråler.
Spørgsmål: Hvem opfandt frielektronlaseren?
Svar: Frielektronlasere blev opfundet af John Madey i 1976 på Stanford University.
Spørgsmål: Hvad blev brugt til at forstærke signalerne til de tidlige forsøg med FEL'er?
Svar: I de tidlige forsøg med FEL'er brugte John Madey en 24 MeV elektronstråle og en 5 m lang wiggler til at forstærke signalerne.
Spørgsmål: Hvem udviklede en tidligere version af det, der senere blev til en FEL?
A: Hans Motz og hans medarbejdere udviklede en tidligere version af det, der skulle blive til en FEL på Stanford i 1953 ved hjælp af den magnetiske wiggler-konfiguration, som er kernen i en frielektronlaser.
Spørgsmål: Hvor meget elektricitet bruger FEL'er, når de er i drift?
A: Frielektronlasere bruger meget elektricitet, når de er i drift.
Spørgsmål: Hvordan kan forskerne reducere den energi, der er nødvendig for driften?
Svar: For at reducere den energi, der er nødvendig for driften, bruger forskerne en lineær accelerator med energigenvinding til at genbruge den højenergi-elektronstråle, der aktiverer laseren.
