Лазер на свободных электронах

Лазер, использующий электронный луч в вакууме в качестве усиливающей среды

Лазер на свободных электронах Университет ФЕЛИКС Радбауд, Нидерланды.

Лазер на свободных электронах ( ЛСЭ ) — это источник света четвертого поколения, производящий чрезвычайно яркие и короткие импульсы излучения. ЛСЭ функционирует во многом как лазер , но использует релятивистские электроны в качестве усиливающей среды вместо стимулированного излучения атомных или молекулярных возбуждений. ^{[1] [2]} В ЛСЭ пучок электронов проходит через магнитную структуру, называемую ондулятором или вигглером , для генерации излучения, которое повторно взаимодействует с электронами, заставляя их излучать когерентно, экспоненциально увеличивая его интенсивность.

Поскольку кинетическая энергия электронов и параметры ондулятора могут быть адаптированы по желанию, лазеры на свободных электронах настраиваются и могут быть созданы для более широкого частотного диапазона, чем любой другой тип лазера, ^{[3] в настоящее время} длина волны варьируется от микроволн до терагерцового излучения и инфракрасного излучения. , видимый спектр , ультрафиолет и рентгеновские лучи . ^[4]

Схематическое изображение ондулятора в ядре лазера на свободных электронах.

Первый лазер на свободных электронах был разработан Джоном Мэди в 1971 году в Стэнфордском университете ^[5] с использованием технологии, разработанной Гансом Моцем и его коллегами, которые построили ондулятор в Стэнфорде в 1953 году ^{[6] [7]} с использованием магнитной конфигурации вигглера . Для усиления сигнала Мэди использовал электронный луч с энергией 43 МэВ ^{[8] и вигглер длиной 5 м.}

Создание луча

Ондулятор ФЕЛИКСА .

Для создания ЛСЭ используется электронная пушка . Пучок электронов генерируется коротким лазерным импульсом, освещающим фотокатод , расположенный внутри микроволнового резонатора , и ускоряется почти до скорости света в устройстве, называемом фотоинжектором . Луч дополнительно ускоряется до расчетной энергии с помощью ускорителя частиц , обычно линейного ускорителя частиц . Затем луч проходит через периодическое расположение магнитов с чередующимися полюсами поперек пути луча, что создает поперечное магнитное поле . Направление луча называется продольным направлением, а направление поперек траектории луча — поперечным. Этот массив магнитов называется ондулятором или вигглером , потому что сила Лоренца поля заставляет электроны в луче покачиваться в поперечном направлении, перемещаясь по синусоидальной траектории вокруг оси ондулятора.

Поперечное ускорение электронов по этому пути приводит к высвобождению фотонов , которые являются монохроматическими, но все же некогерентными, поскольку электромагнитные волны от случайно распределенных электронов конструктивно и разрушительно интерферируют во времени. Результирующая мощность излучения линейно зависит от количества электронов. Зеркала на каждом конце ондулятора создают оптический резонатор , заставляя излучение формировать стоячие волны , или, альтернативно, предусмотрен внешний лазер возбуждения. Излучение становится достаточно сильным, что поперечное электрическое поле луча излучения взаимодействует с поперечным током электронов, создаваемым синусоидальным покачивающимся движением, в результате чего некоторые электроны получают, а другие теряют энергию в оптическое поле через пондеромоторную силу .

Эта энергетическая модуляция развивается в модуляции электронной плотности (тока) с периодом в одну оптическую длину волны. Таким образом, электроны продольно группируются в микросгустки , разделенные одной оптической длиной волны вдоль оси. В то время как ондулятор сам по себе может заставить электроны излучать независимо (некогерентно), излучение, испускаемое сгруппированными электронами, находится в фазе, и поля складываются когерентно .

Интенсивность излучения растет, вызывая дополнительное микрогруппирование электронов, которые продолжают излучать синфазно друг с другом. ^[9] Этот процесс продолжается до тех пор, пока электроны полностью не сгруппируются и излучение не достигнет мощности насыщения, на несколько порядков превышающей мощность ондуляторного излучения.

Длину волны испускаемого излучения можно легко настроить, регулируя энергию электронного луча или силу магнитного поля ондуляторов.

ЛСЭ — релятивистские машины. Длина волны испускаемого излучения определяется выражением ^[10] ${\displaystyle \lambda _{r}}$

${\displaystyle \lambda _{r}={\frac {\lambda _{u}}{2\gamma ^{2}}}\left(1+{\frac {K^{2}}{2}}\right)}$

или когда параметр силы вигглера K , обсуждаемый ниже, мал

${\displaystyle \lambda _{r}\propto {\frac {\lambda _{u}}{2\gamma ^{2}}}}$

где – длина волны ондулятора (пространственный период магнитного поля), – релятивистский фактор Лоренца , а константа пропорциональности зависит от геометрии ондулятора и имеет порядок 1. ${\displaystyle \lambda _{u}}$ ${\displaystyle \gamma }$

Эту формулу можно понимать как комбинацию двух релятивистских эффектов. Представьте, что вы сидите на электроне, проходящем через ондулятор. Из-за лоренцева сжатия ондулятор укорачивается в несколько раз, и длина волны ондулятора у электрона становится намного короче . Однако излучение, испускаемое на этой длине волны, наблюдается в лабораторной системе отсчета, и релятивистский эффект Доплера вносит второй фактор в приведенную выше формулу. В рентгеновском ЛСЭ типичная длина волны ондулятора 1 см преобразуется в длину волны рентгеновского излучения порядка 1 нм на ≈ 2000, т.е. электроны должны двигаться со скоростью 0,9999998 с . ${\displaystyle \gamma }$ ${\displaystyle \lambda _{u}/\gamma }$ ${\displaystyle \gamma }$ ${\displaystyle \gamma }$

Параметр силы вигглера K

K , безразмерный параметр, определяет силу вигглера как соотношение между длиной периода и ^{радиусом изгиба .}

${\displaystyle K={\frac {\gamma \lambda _{u}}{2\pi \rho }}={\frac {eB_{0}\lambda _{u}}{2\pi m_{e}c}}}$

где – радиус изгиба, – приложенное магнитное поле, – масса электрона, – элементарный заряд . ${\displaystyle \rho }$ ${\displaystyle B_{0}}$ ${\displaystyle m_{e}}$ ${\displaystyle e}$

Безразмерный параметр ондулятора, выраженный в практических единицах, равен . ${\displaystyle K=0.934\cdot B_{0}\,{\text{[T]}}\cdot \lambda _{u}\,{\text{[cm]}}}$

Квантовые эффекты

В большинстве случаев теория классического электромагнетизма адекватно объясняет поведение лазеров на свободных электронах. ^[11] Для достаточно коротких длин волн, возможно, придется учитывать квантовые эффекты электронной отдачи и дробового шума . ^[12]

Строительство

Лазеры на свободных электронах требуют использования ускорителя электронов с соответствующей защитой, поскольку ускоренные электроны могут представлять радиационную опасность, если их не удерживать должным образом. Эти ускорители обычно питаются от клистронов , которым требуется источник высокого напряжения. Электронный пучок необходимо поддерживать в вакууме , что требует использования многочисленных вакуумных насосов на пути луча. Хотя это оборудование громоздко и дорого, лазеры на свободных электронах могут достигать очень высоких пиковых мощностей, а возможность настройки ЛСЭ делает их весьма востребованными во многих дисциплинах, включая химию, определение структуры молекул в биологии, медицинскую диагностику и неразрушающий контроль .

Инфракрасные и терагерцовые ЛСЭ

Институт Фрица Хабера в Берлине завершил создание ЛСЭ среднего инфракрасного и терагерцового диапазона в 2013 году. ^{[13] [14]}

Рентгеновские ЛСЭ

Отсутствие зеркальных материалов, которые могут отражать крайние ультрафиолетовые и рентгеновские лучи, означает, что рентгеновские лазеры на свободных электронах (XFEL) должны работать без резонансного резонатора . Следовательно, в рентгеновском ЛСЭ (XFEL) луч создается за один проход излучения через ондулятор . Для этого необходимо, чтобы за один проход было достаточно усиления для создания соответствующего луча.

Следовательно, в XFEL используются длинные секции ондулятора длиной в десятки или сотни метров. Это позволяет XFEL генерировать самые яркие рентгеновские импульсы среди всех искусственных источников рентгеновского излучения. Интенсивные импульсы рентгеновского лазера основаны на принципе самоусиливающегося спонтанного излучения (SASE), что приводит к микрогруппированию. Первоначально все электроны распределены равномерно и излучают только некогерентное спонтанное излучение. В результате взаимодействия этого излучения и колебаний электронов они дрейфуют в микросгустки, разделенные расстоянием, равным одной длине волны излучения. Это взаимодействие заставляет все электроны начать испускать когерентное излучение. Испускаемое излучение может прекрасно усиливать себя, благодаря чему гребни и впадины волн оптимально накладываются друг на друга. Это приводит к экспоненциальному увеличению мощности излучаемого излучения, что приводит к высокой интенсивности луча и свойствам, подобным лазерным. ^[15]

Примеры объектов, работающих по принципу SASE FEL, включают:

• Лазер на свободных электронах в Гамбурге ( FLASH )
• Источник когерентного света Linac (LCLS) в Национальной ускорительной лаборатории SLAC
• Европейский рентгеновский лазер на свободных электронах (EuXFEL) в Гамбурге ^[16]
• Компактный источник SASE Spring-8 (SCSS) в Японии
• SwissFEL в Институте Пауля Шеррера в Швейцарии
• SACLA в Институте RIKEN Harima в Японии
• PAL-XFEL (Рентгеновский лазер на свободных электронах ускорительной лаборатории Пхохана) в Корее

В 2022 году в рамках модернизации источника когерентного света Linac (LCLS-II) Стэнфордского университета использовалась температура около -271 °C для создания 10 ⁶ импульсов в секунду электронов со скоростью, близкой к скорости света, с использованием сверхпроводящих ниобиевых резонаторов. ^[17]

Посев и самосев

Одной из проблем SASE FEL является отсутствие временной согласованности из-за шумного процесса запуска. Чтобы избежать этого, можно «засеять» ЛСЭ лазером, настроенным на резонанс ЛСЭ. Такое временно-когерентное затравочное число можно получить более традиционными способами, например, путем генерации высоких гармоник (ГВГ) с использованием оптического лазерного импульса. Это приводит к когерентному усилению входного сигнала; по сути, качество выходного лазера характеризуется затравкой. Хотя семена HHG доступны на длинах волн вплоть до крайнего ультрафиолета, посев на длинах волн рентгеновских лучей невозможен из-за отсутствия обычных рентгеновских лазеров.

В конце 2010 года в Италии в Триестской синхротронной лаборатории начал ввод в эксплуатацию источник затравленного ЛСЭ FERMI@Elettra ^[18] . FERMI@Elettra — это однопроходная пользовательская установка ЛСЭ, охватывающая диапазон длин волн от 100 нм (12 эВ) до 10 нм (124 эВ), расположенная рядом с установкой синхротронного излучения третьего поколения ELETTRA в Триесте, Италия.

В 2001 году в Брукхейвенской национальной лаборатории был разработан метод засева под названием «Генерация гармоник с высоким коэффициентом усиления», который работает на длине волны рентгеновского излучения. ^[19] . Этот метод, который может быть многоступенчатым в ЛСЭ для достижения все более коротких длин волн, использует продольный сдвиг излучения относительно электронного сгустка, чтобы избежать снижения качества луча, вызванного предыдущим этапом. Такая продольная постановка вдоль балки называется «Fresh-Bunch» ^[20] . Этот метод был продемонстрирован на длине волны рентгеновского излучения ^{[21] [22]} в Триестской синхротронной лаборатории .

Похожий подход к постановке, названный «Fresh-Slice», был продемонстрирован в Институте Пола Шеррера , также на длинах волн рентгеновского излучения. В Fresh Slice короткий рентгеновский импульс, полученный на первом этапе, перемещается в свежую часть электронного сгустка за счет поперечного наклона сгустка. ^[23]

В 2012 году ученые, работающие над LCLS, нашли альтернативное решение ограничения затравки для длин волн рентгеновского излучения путем самозасева лазера собственным лучом после фильтрации через алмазный монохроматор . Полученная интенсивность и монохроматичность луча были беспрецедентными и позволили проводить новые эксперименты, включающие манипулирование атомами и визуализацию молекул. Другие лаборатории по всему миру внедряют эту технику в свое оборудование. ^{[24] [25]}

Исследовать

Биомедицинский

Фундаментальные исследования

Исследователи изучали рентгеновские лазеры на свободных электронах в качестве альтернативы источникам синхротронного света, которые были «рабочими лошадками» в кристаллографии белков и клеточной биологии . ^[26]

Исключительно яркие и быстрые рентгеновские лучи позволяют визуализировать белки с помощью рентгеновской кристаллографии . Этот метод позволяет впервые визуализировать 25% белков, которые не укладываются так, как это позволяет обычные методы. Разрешение 0,8 нм было достигнуто при длительности импульса 30 фемтосекунд . Для получения четкого изображения требуется разрешение 0,1–0,3 нм. Короткая длительность импульса позволяет записывать изображения рентгенограмм до разрушения молекул. ^[27] Яркие, быстрые рентгеновские лучи были получены с помощью источника когерентного света Linac в SLAC. По состоянию на 2014 год LCLS был самым мощным рентгеновским ЛСЭ в мире. ^[28]

Ожидается, что из-за увеличения частоты повторения источников рентгеновского ЛСЭ следующего поколения, таких как европейский XFEL , ожидаемое количество дифракционных картин также значительно увеличится. ^[29] Увеличение количества дифрактограмм создаст большую нагрузку на существующие методы анализа. Чтобы бороться с этим, было исследовано несколько методов сортировки огромного количества данных, которые генерируют типичные эксперименты с рентгеновским ЛСЭ. ^{[30] [31]} Несмотря на то, что различные методы доказали свою эффективность, очевидно, что для того, чтобы проложить путь к одночастичной рентгеновской визуализации ЛСЭ с полной частотой повторения, необходимо преодолеть несколько проблем, прежде чем произойдет следующая революция в разрешении. может быть достигнут. ^{[32] [33]}

Новые биомаркеры метаболических заболеваний: воспользовавшись преимуществами селективности и чувствительности при сочетании инфракрасной ионной спектроскопии и масс-спектрометрии , ученые могут получить структурные отпечатки малых молекул в биологических образцах, таких как кровь или моча. Эта новая и уникальная методология открывает новые захватывающие возможности для лучшего понимания метаболических заболеваний и разработки новых диагностических и терапевтических стратегий.

Операция

Исследования Гленна Эдвардса и его коллег из Центра ЛСЭ Университета Вандербильта в 1994 году показали, что мягкие ткани, включая кожу, роговицу и ткани головного мозга, можно разрезать или удалять с помощью инфракрасных волн ЛСЭ длиной около 6,45 микрометров с минимальным побочным повреждением прилегающих тканей. ^{[34] [35]} Это привело к операциям на людях, впервые в истории с использованием лазера на свободных электронах. Начиная с 1999 года Коупленд и Конрад провели три операции по удалению менингиомы опухоли головного мозга . ^[36] Начиная с 2000 года, Джус и Маун провели пять операций, в ходе которых вырезалось окно в оболочке зрительного нерва , чтобы проверить эффективность фенестрации оболочки зрительного нерва . ^[37] Эти восемь операций дали результаты, соответствующие стандартам медицинской помощи и с дополнительным преимуществом в виде минимального сопутствующего ущерба. Обзор ЛСЭ для медицинского применения дан в 1-м издании журнала Tunable Laser Applications. ^[38]

Удаление жира

Было создано несколько небольших клинических лазеров, настраиваемых в диапазоне от 6 до 7 микрометров, с импульсной структурой и энергией, обеспечивающими минимальное побочное повреждение мягких тканей. ^{[ нужна цитата ]} В Вандербильте существует система с комбинационным рассеянием света, накачиваемая александритовым лазером. ^[39]

Рокс Андерсон предложил медицинское применение лазера на свободных электронах для плавления жиров без вреда для окружающей кожи. ^[40] При инфракрасных длинах волн вода в тканях нагревалась лазером, но при длинах волн, соответствующих 915, 1210 и 1720 нм , подповерхностные липиды нагревались сильнее, чем вода. Возможные применения этого селективного фототермолиза (нагревание тканей светом) включают избирательное разрушение липидов кожного сала для лечения прыщей , а также воздействие на другие липиды, связанные с целлюлитом и жировыми отложениями, а также жировые бляшки, которые образуются в артериях, что может помочь в лечении атеросклероза. и болезни сердца . ^[41]

Военный

Технология ЛСЭ оценивается ВМС США как кандидат на роль зенитного и противоракетного оружия направленной энергии . ЛСЭ Национального ускорительного комплекса Томаса Джефферсона продемонстрировал выходную мощность более 14 кВт. ^[42] В настоящее время проводятся исследования компактного ЛСЭ-оружия мощностью несколько мегаватт. ^[43] 9 июня 2009 года Управление военно-морских исследований объявило, что заключило с компанией Raytheon контракт на разработку экспериментального ЛСЭ мощностью 100 кВт. ^[44] 18 марта 2010 года компания Boeing Directed Energy Systems объявила о завершении первоначального проекта для использования в ВМС США. ^[45] Был продемонстрирован прототип системы ЛСЭ, создание прототипа полной мощности запланировано на 2018 год. ^[46]

Лауреаты премии ФЭЛ

Премия FEL вручается человеку, внесшему значительный вклад в развитие области лазеров на свободных электронах. Кроме того, он дает международному сообществу FEL возможность признать своих членов за их выдающиеся достижения.

• 1988 Джон Мэди
• 1989 Уильям Колсон
• 1990 Тодд Смит и Луис Элиас
• 1991 Филип Спрэнгл и Николай Винокуров
• 1992 Роберт Филлипс
• 1993 Роджер Уоррен
• 1994 Альберто Реньери и Джузеппе Даттоли
• 1995 Ричард Пантелл и Джордж Бекефи
• 1996 Чарльз Брау
• 1997 Кван-Дже Ким
• 1998 Джон Уолш
• 1999 Клаудио Пеллегрини
• 2000 Стивен В. Бенсон, Эйсуке Дж. Минехара и Джордж Р. Нил
• 2001 Мишель Биллардон, Мари-Эммануэль Купри и Жан-Мишель Ортега
• 2002 Х. Алан Шветтман и Александр Ф.Г. ван дер Меер
• 2003 Ли-Хуа Юй
• 2004 Владимир Литвиненко и Хироюки Хама
• 2005 Авраам (Ави) Гувер
• 2006 Евгений Салдин и Йорг Россбах
• 2007 Илан Бен-Цви и Джеймс Розенцвейг
• 2008 Сэмюэл Крински
• 2009 Дэвид Доуэлл и Пол Эмма
• 2010 Свен Райхе
• 2011 Цумору Синтаке
• 2012 Джон Галайда
• 2013 Лука Джианнесси и Янг Ук Чон
• 2014 Чжижун Хуан и Уильям Фоли
• 2015 Михаил Юрков и Евгений Шнайдмиллер
• 2017 Брюс Карлстен , Динь Нгуен и Ричард Шеффилд
• 2019 Энрико Аллария, Геннадий Ступаков и Алекс Лумпкин
• 2022 Брайан МакНил и Ин Ву

Премия молодого ученого ФЭЛ

Премия молодого ученого FEL (или «Премия молодого исследователя FEL») предназначена для признания выдающегося вклада в науку и технику FEL человека в возрасте до 35 лет.

• 2008 Михаэль Рёрс
• 2009 Павел Евтушенко
• 2010 Гийом Ламбер
• 2011 Мари Лабат
• 2012 Дэниел Ф. Ратнер
• 2013 Дао Сян
• 2014 Эрик Хемсинг
• 2015 Агостино Маринелли и Хайсяо Дэн
• 2017 Эухенио Феррари и Элеонора Руссель
• 2019 Джо Дурис и Чао Фэн
• 2022 Чжэнь Чжан, Цзявэй Ян и Свитозар Серкез

Смотрите также

• Тормозное излучение
• Циклотронное излучение
• Электронный след
• Европейский рентгеновский лазер на свободных электронах
• Гиротрон
• Международный линейный коллайдер
• Лазерные аббревиатуры
• Эффект Смита – Перселла
• Синхротронное излучение

Рекомендации

1. Маргаритондо, Г.; Реберник Рибич, П. (01 марта 2011 г.). «Упрощенное описание рентгеновских лазеров на свободных электронах». Журнал синхротронного излучения . 18 (2): 101–108. Бибкод : 2011JSynR..18..101M. дои : 10.1107/S090904951004896X . ISSN  0909-0495. ПМК  3042323 . ПМИД  21335894.
2. Хуан, З.; Ким, К.Дж. (2007). «Обзор теории рентгеновского лазера на свободных электронах» (PDF) . Специальные темы физического обзора: ускорители и пучки . 10 (3): 034801. Бибкод : 2007PhRvS..10c4801H. doi : 10.1103/PhysRevSTAB.10.034801 .
3. Ф. Дж. Дуарте (ред.), Справочник по перестраиваемым лазерам (Academic, Нью-Йорк, 1995), Глава 9.
4. «Новая эра исследований начинается, когда первый в мире лазер жесткого рентгеновского излучения достигает «первого света»» . Национальная ускорительная лаборатория SLAC. 21 апреля 2009 года . Проверено 6 ноября 2013 г.
5. К. Пеллегрини, История рентгеновских лазеров на свободных электронах, Европейский физический журнал H , октябрь 2012 г., том 37, выпуск 5, стр. 659–708. http://www.slac.stanford.edu/cgi-wrap/getdoc/slac-pub-15120.pdf
6. Моц, Ганс (1951). «Применение излучения пучков быстрых электронов». Журнал прикладной физики . 22 (5): 527–535. Бибкод : 1951JAP....22..527M. дои : 10.1063/1.1700002.
7. Моц, Х.; Тон, В.; Уайтхерст, Р.Н. (1953). «Опыты по излучению пучков быстрых электронов». Журнал прикладной физики . 24 (7): 826. Бибкод : 1953JAP....24..826M. дои : 10.1063/1.1721389.
8. Дьякон, DAG; Элиас, ЛР; Мэди, JMJ; Рамиан, Дж.Дж.; Шветтман, штат Калифорния; Смит, Ти. (1977). «Первая эксплуатация лазера на свободных электронах». Письма о физических отзывах . Prl.aps.org. 38 (16): 892–894. Бибкод : 1977PhRvL..38..892D. doi : 10.1103/PhysRevLett.38.892 .
9. Фельдхаус, Дж.; Артур, Дж.; Гастингс, Дж. Б. (2005). «Рентгеновские лазеры на свободных электронах». Журнал физики Б. 38 (9): S799. Бибкод : 2005JPhB...38S.799F. дои : 10.1088/0953-4075/38/9/023. S2CID  14043530.
10. Хуан, З.; Ким, К.-Дж. (2007). «Обзор теории рентгеновского лазера на свободных электронах». Специальные темы физического обзора: ускорители и пучки . 10 (3): 034801. Бибкод : 2007PhRvS..10c4801H. doi : 10.1103/PhysRevSTAB.10.034801 .
11. Фейн, Б.; Милонни, PW (1987). «Классическое вынужденное излучение». Журнал Оптического общества Америки Б. 4 (1): 78. Бибкод : 1987JOSAB...4...78F. дои : 10.1364/JOSAB.4.000078.
12. Бенсон, С.; Мэди, JMJ (1984). «Квантовые флуктуации в XUV-лазерах на свободных электронах». Материалы конференции AIP . Том. 118. стр. 173–182. дои : 10.1063/1.34633.
13. Шёллькопф, Виланд; Гевиннер, Сэнди; Юнкес, Хайнц; Паарманн, Александр; фон Хельден, Герт; Блюм, Ханс П.; Тодд, Алан ММ (201). Бедрон, Сандра Дж. (ред.). «Новая установка ИК и ТГц ЛСЭ в Институте Фрица Габера в Берлине». Достижения в области приборостроения рентгеновских лазеров на свободных электронах III . Международное общество оптики и фотоники. 9512 : 95121Л. Бибкод : 2015SPIE.9512E..1LS. дои : 10.1117/12.2182284. hdl : 11858/00-001M-0000-0027-13DB-1 . S2CID  55435812.
14. «Установка лазера на свободных электронах (ЛСЭ) FHI» . Институт Фрица Габера Общества Макса Планка . Проверено 4 мая 2020 г.
15. "Информационные веб-страницы XFEL" . Проверено 21 декабря 2007 г.
16. Дорр, Эллисон (ноябрь 2018 г.). «Высокоскоростная кристаллография белков». Природные методы . 15 (11): 855. doi : 10.1038/s41592-018-0205-x . ПМИД  30377367.
17. Ирвинг, Майкл (11 мая 2022 г.). «Самый мощный в мире рентгеновский лазер теперь выпускает миллион импульсов в секунду». Новый Атлас . Проверено 16 мая 2022 г.
18. "Домашняя страница ФЕРМИ" . Elettra.trieste.it. 24 октября 2013 г. Проверено 17 февраля 2014 г.
19. Доюран, А. и др., Характеристика лазера на свободных электронах с высоким коэффициентом усиления, генерирующего гармоники, при насыщении. Phys Rev Lett, 2001. 86(26): с. 5902-5905.70.
20. И. Бен-Цви, К.М. Янг и Л.Х. Ю, Метод «свежей группы» в ЛСЭ, Ядерные инструменты и методы в физических исследованиях A318, 726 (1992)
21. С. Ди Митри и др., ЛСЭ с двухступенчатым засевом и методом инъекции свежей пучки в FERMI@ELETTRA, Труды IPAC2013, Шанхай, Китай, ISBN 978-3-95450-122-9, стр. 1185-1186
22. Ф. Соттокорона и др., Phys. Преподобный Аксель. Beams 26 , 090702 – опубликовано 12 сентября 2023 г.
23. Гуанглей Ван и др., Миллиджоульные фемтосекундные рентгеновские импульсы от эффективного многоступенчатого лазера на свободных электронах со свежим срезом, Physical Review Letters 132 , 035002 (2024)
24. Аманн, Дж.; Берг, В.; Бланк, В.; Декер, Ф.-Дж.; Дин, Ю.; Эмма, П.; Фэн, Ю.; Фриш, Дж.; Фриц, Д.; Гастингс, Дж.; Хуанг, З.; Крживинский Дж.; Линдберг, Р.; Лоос, Х.; Лутман, А.; Нун, Х.-Д.; Ратнер, Д.; Рзепела, Дж.; Шу, Д.; Швыдько Ю.; Спампинати, С.; Ступин С.; Терентьев С.; Трахтенберг Э.; Уолц, Д.; Уэлч, Дж.; Ву, Дж.; Жоленц, А.; Чжу, Д. (2012). «Демонстрация самосева в жестком рентгеновском лазере на свободных электронах». Природная фотоника . 6 (10): 693. Бибкод : 2012NaPho...6..693A. дои : 10.1038/nphoton.2012.180. S2CID  122939995.
25. ««Самопосев» обещает ускорить открытия, добавить новые научные возможности» . Национальная ускорительная лаборатория SLAC. 13 августа 2012. Архивировано из оригинала 22 февраля 2014 года . Проверено 6 ноября 2013 г.
26. Нормил, Деннис (2017). «В Китае открывается уникальная лаборатория лазера на свободных электронах». Наука . 355 (6322): 235. Бибкод : 2017Sci...355..235N. дои : 10.1126/science.355.6322.235. ПМИД  28104847.
27. Чепмен, Генри Н.; Калеман, Карл; Тимнеану, Никусор (17 июля 2014 г.). «Дифракция перед разрушением». Философские труды Королевского общества B: Биологические науки . 369 (1647): 20130313. doi :10.1098/rstb.2013.0313. ПМК 4052855 . ПМИД  24914146. 
28. Фрэнк, Матиас; Карлсон, Дэвид Б; Хантер, Марк С; Уильямс, Гарт Дж; Мессершмидт, Марк; Зацепин, Надя А; Барти, Антон; Беннер, В. Генри; Чу, Кайцинь; Граф, Александр Т; Хау-Риж, Стефан П; Кириан, Ричард А; Падесте, Селестино; Пардини, Томмазо; Педрини, Билл; Сегелке, Брент; Зайберт, М. Марвин; Спенс, Джон CH; Цай, Чинг-Джу; Лейн, Стивен М; Ли, Сяо-Дань; Шертлер, Гебхард; Буте, Себастьен; Коулман, Мэтью; Эванс, Джеймс Э. (2014). «Сверхяркие и быстрые рентгеновские лазеры на свободных электронах теперь могут отображать один слой белков». МСКРЖ . 1 (2): 95–100. дои : 10.1107/S2052252514001444. ПМК 4062087 . ПМИД  25075325 . Проверено 17 февраля 2014 г. 
29. «Факты и цифры». www.xfel.eu. _ Проверено 15 ноября 2020 г.
30. Бобков, С.А.; Теслюк, А.Б.; Курта, РП; Горобцов О. Ю.; Ефанов О.М.; Ильин, В.А.; Сенин, РА; Вартанянц И.А. (01.11.2015). «Алгоритмы сортировки для экспериментов по визуализации одночастиц в рентгеновских лазерах на свободных электронах». Журнал синхротронного излучения . 22 (6): 1345–1352. Бибкод : 2015JSynR..22.1345B. дои : 10.1107/S1600577515017348. ISSN  1600-5775. ПМИД  26524297.
31. Юн, Чун Хон; Швандер, Питер; Абергель, Шанталь; Андерссон, Ингер; Андреассон, Якоб; Акила, Эндрю; Байт, Саша; Бартелмесс, Мириам; Барти, Антон; Боган, Майкл Дж.; Бостедт, Кристоф (15 августа 2011 г.). «Неконтролируемая классификация одночастичных рентгеновских дифракционных снимков методом спектральной кластеризации». Оптика Экспресс . 19 (17): 16542–16549. Бибкод : 2011OExpr..1916542Y. дои : 10.1364/OE.19.016542 . ISSN  1094-4087. ПМИД  21935018.
32. Кульбрандт, В. (28 марта 2014 г.). «Революция разрешения». Наука . 343 (6178): 1443–1444. Бибкод : 2014Sci...343.1443K. дои : 10.1126/science.1251652. ISSN  0036-8075. PMID  24675944. S2CID  35524447.
33. Соболев, Егор; Золотарев Сергей; Гивекемейер, Клаус; Белецкий, Йохан; Окамото, Кента; Редди, Хемант К.Н.; Андреассон, Якоб; Айер, Картик; Барак, Имрих; Бари, Садия; Барти, Антон (29 мая 2020 г.). «Мегагерцовая визуализация одной частицы на европейском XFEL». Физика связи . 3 (1): 97. arXiv : 1912.10796 . Бибкод : 2020CmPhy...3...97S. дои : 10.1038/s42005-020-0362-y . ISSN  2399-3650.
34. Эдвардс, Г.; Логан, Р.; Коупленд, М.; Рейниш, Л.; Дэвидсон, Дж.; Джонсон, Б.; МакЮнас, Р.; Менденхолл, М.; Оссофф, Р.; Триббл, Дж.; Веркхавен, Дж.; О'Дей, Д. (1994). «Аблация тканей лазером на свободных электронах, настроенным на полосу амида II». Природа . 371 (6496): 416–9. Бибкод : 1994Natur.371..416E. дои : 10.1038/371416a0. PMID  8090220. S2CID  4352100.
35. «Лазерный свет от лазера на свободных электронах впервые использован в хирургии человека» . Архивировано из оригинала 6 октября 2012 г. Проверено 6 ноября 2010 г.
36. Гленн С. Эдвардс и др., Rev. Sci. Инструмент. 74 (2003) 3207
37. Макканос, Массачусетс; Йоос, К.М.; Козуб, Ю.А.; Янсен, Эд (2005). «Аблация роговицы с использованием импульсного лазера на свободных электронах». В Маннсе, Фабрис; Содерберг, Пер Г; Эй, Артур; Штук, Брюс Э; Белкин, Майкл (ред.). Офтальмологические технологии XV . Том. 5688. с. 177. дои : 10.1117/12.596603. S2CID  137024558.
38. Ф. Дж. Дуарте (12 декабря 2010 г.). «6». Применение перестраиваемых лазеров, второе издание . ЦРК Пресс. ISBN 978-1-4200-6058-4.
39. Джаясингхе, Арошан; Иванов, Борислав; Хатсон, М. Шейн (18 марта 2009 г.). «Эффективность и динамика шлейфа лазерной абляции роговицы в среднем ИК-диапазоне». Тезисы мартовского собрания APS : T27.006. Бибкод : 2009APS..MART27006J . Проверено 6 ноября 2010 г.
40. "Здоровье BBC". Новости BBC . 10 апреля 2006 г. Проверено 21 декабря 2007 г.
41. "Лечение доктора Рокса Андерсона" . Проверено 21 декабря 2007 г.
42. "Лаборатория Джефферсона ЛСЭ" . Архивировано из оригинала 16 октября 2006 г. Проверено 8 июня 2009 г.
43. Уитни, Рой; Дуглас, Дэвид; Нил, Джордж (март 2005 г.). Вуд, Гэри Л. (ред.). «Авиационный лазер на свободных электронах мегаваттного класса для обороны и безопасности». Лазерный источник и системные технологии для обороны и безопасности . 5792 : 109. Бибкод : 2005SPIE.5792..109W. дои : 10.1117/12.603906. ОСТИ  841301. S2CID  111883401.
44. "Raytheon заключила контракт на программу лазера на свободных электронах Управления военно-морских исследований" . Архивировано из оригинала 11 февраля 2009 г. Проверено 12 июня 2009 г.
45. «Boeing завершает предварительный проект системы лазерного оружия на свободных электронах» . Проверено 29 марта 2010 г.
46. «Прорывной лазер может произвести революцию в вооружении ВМФ». Фокс Ньюс. 20 января 2011 г. Проверено 22 января 2011 г.

дальнейшее чтение

• Мэди, Джон MJ (1971). «Вынужденное тормозное излучение в периодическом магнитном поле». Журнал прикладной физики . 42 (5): 1906–1913. Бибкод : 1971JAP....42.1906M. дои : 10.1063/1.1660466.
• Мэди, Джон, Стимулированное излучение радиации в периодически отклоненном электронном пучке, патент США 3822410, 1974 г.
• Босколо, И.; Браутти, Г.; Клаузер, Т.; Стагно, В. (1979). «Лазеры и мазеры на свободных электронах на изогнутых траекториях». Прикладная физика . 19 (1): 47–51. Бибкод : 1979ApPhy..19...47B. дои : 10.1007/BF00900537. S2CID  121093465.
• Дьякон, ДАГ; Элиас, ЛР; Мэди, JMJ; Рамиан, Дж.Дж.; Шветтман, штат Калифорния; Смит, Ти. (1977). «Первая эксплуатация лазера на свободных электронах». Письма о физических отзывах . 38 (16): 892–894. Бибкод : 1977PhRvL..38..892D. дои : 10.1103/physrevlett.38.892 .
• Элиас, Луис Р.; Фэрбанк, Уильям М.; Мэди, Джон MJ; Шветтман, Х. Алан; Смит, Тодд И. (1976). «Наблюдение вынужденного излучения релятивистскими электронами в пространственно-периодическом поперечном магнитном поле». Письма о физических отзывах . 36 (13): 717–720. Бибкод : 1976PhRvL..36..717E. дои : 10.1103/physrevlett.36.717 .
• Говер, Авраам; Ливни, Зоар (1978). «Режимы работы лазеров на свободных электронах Черенкова-Смита-Перселла и усилителей ТВ». Оптические коммуникации . 26 (3): 375–380. Бибкод : 1978OptCo..26..375G. дои : 10.1016/0030-4018(78)90226-2.
• Говер, А.; Ярив, А. (1978). «Коллективные и одноэлектронные взаимодействия электронных пучков с электромагнитными волнами и лазерами на свободных электронах». Прикладная физика . 16 (2): 121–138. Бибкод : 1978ApPhy..16..121G. дои : 10.1007/bf00930376. S2CID  18497302.
• « Программа ЛСЭ в лаборатории Джефферсона » Программа лазеров на свободных электронах в лаборатории Джефферсона
• Брау, Калифорния (1988). «Лазеры на свободных электронах». Наука . 239 (4844): 1115–1121. Бибкод : 1988Sci...239.1115B. дои : 10.1126/science.239.4844.1115. PMID  17791971. S2CID  45638507.
• Паоло Лукини, Ханс Моц, Ондуляторы и лазеры на свободных электронах , Oxford University Press, 1990.

Внешние ссылки

• Глава, посвященная XFEL, включена в Интернет для изучения кристаллографии CSIC .
• Lightsources.org
• LCLS, источник когерентного света Linac, первый в мире жесткий рентгеновский ЛСЭ в Национальной ускорительной лаборатории SLAC.
• FERMI, новый ЛСЭ на синхротроне ELETTRA в Триесте
• Открытая книга по лазеру на свободных электронах (National Academies Press), заархивировано 19 июля 2008 г. в Wayback Machine.
• Виртуальная библиотека Всемирной паутины: исследования и применение лазеров на свободных электронах
• Европейский XFEL
• PSI SwissFEL
• Компактный источник SASE Spring-8
• PAL-XFEL, Южная Корея
• Электронно-лучевая транспортная система и диагностика Дрезденской ЛСЭ
• Лазер на свободных электронах для инфракрасных экспериментов FELIX
• Лазерный центр на свободных электронах имени В.М. Кека
• Программа лазера на свободных электронах лаборатории Джефферсона
• Лазеры на свободных электронах: следующее поколение, Дэвид Кастельвекки , New Scientist , 21 января 2006 г.
• Бортовой лазер на свободных электронах мегаваттного класса для обороны и безопасности
• Проект лазера на свободных электронах FERMI@Elettra
• Центр лазерной науки на свободных электронах (CFEL)
• Лаборатория ФЕЛИКС, лазеры на свободных электронах в Неймегене, Нидерланды.