لیزر الکترون آزاد با امواج رادیویی (RF-Linac FEL)، در فیزیک (Physics)
انواع لیزرها (Laser) را در آموزش زیر شرح دادیم :
لیزر الکترون آزاد با امواج رادیویی (RF-Linac FEL) :
RF-Linac FEL (Radio-Frequency Linear Accelerator FEL) نوعی لیزر الکترون آزاد است که در آن از یک شتاب دهنده خطی با فرکانس رادیویی (RF linac) برای تولید و شتاب دادن باریکه الکترونی استفاده می شود. این رایج ترین نوع FEL برای تولید طول موج های کوتاه (فرابنفش و پرتو ایکس) با توان بالا است. در شتاب دهنده RF، میدان های الکتریکی با فرکانس رادیویی (معمولا در محدوده MHz تا GHz) برای شتاب دادن الکترون ها در طول یک خط مستقیم استفاده می شود.
مکانیزم: یک تفنگ الکترونی (electron gun) باریکه الکترونی با کیفیت بالا (انرژی کم) تولید می کند. این باریکه وارد شتاب دهنده خطی RF می شود و در آنجا تا انرژی های بسیار بالا (از MeV تا GeV) شتاب می گیرد. سپس باریکه پرانرژی وارد ویگلر/آندولاتور می شود. برای دستیابی به طول موج های کوتاه (مثلا پرتو ایکس)، به انرژی های بسیار بالا (چند GeV) و ویگلرهای با دوره تناوب کوتاه نیاز است. در FELهای مبتنی بر RF-Linac، معمولا از فرایند SASE (Self-Amplified Spontaneous Emission) استفاده می شود که در آن نویز خودبه خودی در یک پاس از ویگلر تقویت می شود.
RF-Linac FELها قادر به تولید پالس های فوق کوتاه (فمتوثانیه) با توان پیک فوق العاده بالا (گیگاوات تا تراوات) در محدوده پرتو ایکس هستند. تأسیسات بزرگی مانند LCLS (در آمریکا) و SACLA (در ژاپن) و European XFEL (در آلمان) از این نوع هستند. این تأسیسات به دانشمندان امکان می دهند تا ساختار اتمی مواد، دینامیک واکنش های شیمیایی، و فرایندهای بیولوژیکی را در مقیاس اتمی و زمانی فوق سریع مطالعه کنند.
چالش های RF-Linac FEL: اندازه عظیم (طول شتاب دهنده می تواند به چند کیلومتر برسد)، هزینه ساخت و نگهداری بسیار بالا (صدها میلیون تا میلیاردها دلار)، و نیاز به تیم های بزرگ علمی و فنی برای راه اندازی و بهره برداری. با این حال، این تأسیسات برای پیشرفت در بسیاری از شاخه های علم ضروری هستند.
