لیزر الکترون لیزر SLAC Lab سخت ، آزمایش موفقیت آمیز و با موفقیت انجام شد

July 27, 2020

در آوریل 2009 ، اولین لیزر الکترونیکی با اشعه ایکس سخت جهان (XFEL) اولین لامپ را در آزمایشگاه ملی شتاب دهنده SLAC وزارت انرژی ایالات متحده تولید کرد.منبع نوری Linac Coherent (LCLS) پالس های پرتونگاری ایکس را تولید می کند که یک میلیارد برابر درخشان تر از هر منبع نور قبلی هستند.از آن زمان ، عملکرد آن بینش های جدیدی را در بسیاری از زمینه های علمی به وجود آورده است ، از ایجاد "فیلم های مولکولی" شیمیایی گرفته تا مطالعه ساختار و حرکت پروتئین های نسل جدیدی از داروها و شبیه سازی "باران الماس" در سیارات غول پیکر منظومه شمسی ما. ."

آزمایشگاه شتاب دهنده ملی SLAC پروژه LCLS-II را در سال 2013 راه اندازی کرد تا توان هزاران بار قدرت لیزرهای اشعه ایکس را افزایش داده و یک میلیون پالس در ثانیه تولید کند.در حال حاضر ، فقط 120 پالس در ثانیه تولید می شود.پیش بینی می شود که این پروژه ظرف دو سال به اتمام برسد.

اصل کار لیزر الکترون آزاد اشعه ایکس سخت به دو مرحله تقسیم می شود.ابتدا پرتو الکترونی قدرتمند را تقریباً به سرعت نور تسریع می کند.سپس پرتو از طریق مجموعه ای از آهنرباهای دقیق تنظیم شده در دستگاهی به نام wver منتقل می شود ، که انرژی الکترون را به پالس های شدید اشعه X تبدیل می کند.

این پالس ها تنها یک میلیونم ثانیه از طول دارند ، به طوری که می توانند تولد پیوندهای شیمیایی را ضبط کرده و با وضوح اتمی تصاویر ایجاد کنند.پروژه LCLS-II در نظر دارد یک شتاب دهنده جدید را برای آزمایشگاه نصب کند که بتواند از فناوری ابررسانایی کرایوژنیک برای دستیابی به یک میزان تکرار بی سابقه استفاده کند و یک بورس جدید نصب کند که دقیقاً می تواند پرتوی اشعه ایکس را کنترل کند.

در یک سال و نیم گذشته ، ضربان ساز اصلی LCLS در آزمایشگاه توسط دو سیستم جدید با عملکردهای جدید جایگزین شد.هر دستگاه موج شامل هزاران آهن ربا است که بیش از 100 متر طول دارد.میدان مغناطیسی که آنها با هم تولید می کنند دهها هزار بار از میدان مغناطیسی زمین قوی تر است و نیروی تولید شده معادل چند تن وزن است.در عین حال ، ساختار آهنربا بیش از یک صدم عرض a نخواهد پیچیدموی انسان.

دستگاه جدید موج توسط آزمایشگاه ملی آرگون در ایالات متحده طراحی شده و توسط آزمایشگاه ملی لارنس برکلی ساخته شده است و در سال گذشته در آزمایشگاه ملی شتاب دهنده SLAC نصب شده است.دانشمندان آزمایشگاه شتاب دهنده SLAC قادر به هدایت پرتوهای الکترونی شتابدهنده های موجود LCLS از طریق آرایه آهنربا در انژکتور جدید "پرتوهای سخت" هستند.در تنها چند ساعت ، آنها اولین سیگنال اشعه ایکس را تولید کردند و سپس پیکربندی را دقیقاً تنظیم کردند تا عملکرد لیزر اشعه ایکس را به حداکثر برساند.

هنریک فون دره لیپه ، مدیر مهندسی آزمایشگاههای برکلی ، اظهار داشت: "تولید اولین چراغ یک نقطه عطف طولانی مدت است. این مرکز علمی امکان تحقیقات علمی جدید را فراهم می کند."