자유 전자 레이저

네덜란드의 자유 전자 레이저 FELIX

자유 전자 레이저(Free-electron laser, FEL)는 매우 밝고 짧은 방사선 펄스를 생성하는 4세대 광원이다. FEL은 레이저와 같은 기능을 하지만 원자 또는 분자 여기로부터의 유도 방출을 사용하는 대신 상대론적 전자를 이득 매질로 사용한다.[1][2] FEL에서는 전자 다발이 언듈레이터 또는 위글러(wiggler)라는 자기 구조를 통과하여 방사선을 생성하고, 방사선은 전자와 다시 상호작용하여 전자가 일관되게 방출되도록 하여 강도를 기하급수적으로 증가시킨다.

전자 운동 에너지와 언듈레이터 매개변수는 원하는 대로 조정할 수 있으며, 자유 전자 레이저[3]는 조정이 가능하고 현재 마이크로파의 파장 범위에 있는 다른 유형의 레이저보다 더 넓은 주파수 범위에 대해 구축될 수 있다. (테라헤르츠 방사선과 적외선에서부터 가시광선, 자외선, X선에 이르기까지)[4]

최초의 자유 전자 레이저는 1953년 스탠퍼드 대학교에서 위글러 구성을 사용하여 언듈레이터를 만든 한스 모츠(Hans Motz)와 그의 동료가 개발한 기술을 사용[5][6]하여 1971년 스탠포드 대학교[7]에서 존 메이디(John Madey)에 의해 개발되었다. 메이디는 43MeV 전자빔[8]과 5m 길이의 위글러를 사용하여 신호를 증폭했다.

같이 보기

각주

  1. ↑ Margaritondo, G.; Rebernik Ribic, P. (2011년 3월 1일). “A simplified description of X-ray free-electron lasers”. 《Journal of Synchrotron Radiation》 (영어) 18 (2): 101–108. Bibcode:2011JSynR..18..101M. doi:10.1107/S090904951004896X. ISSN 0909-0495. PMC 3042323. PMID 21335894. 
  2. ↑ Huang, Z.; Kim, K. J. (2007). “Review of x-ray free-electron laser theory” (PDF). 《Physical Review Special Topics: Accelerators and Beams》 10 (3): 034801. Bibcode:2007PhRvS..10c4801H. doi:10.1103/PhysRevSTAB.10.034801. 
  3. ↑ F. J. Duarte (Ed.), Tunable Lasers Handbook (Academic, New York, 1995) Chapter 9.
  4. ↑ “New Era of Research Begins as World's First Hard X-ray Laser Achieves "First Light"”. SLAC National Accelerator Laboratory. 2009년 4월 21일. 2013년 11월 6일에 확인함. 
  5. ↑ Motz, Hans (1951). “Applications of the Radiation from Fast Electron Beams”. 《Journal of Applied Physics》 22 (5): 527–535. Bibcode:1951JAP....22..527M. doi:10.1063/1.1700002. 
  6. ↑ Motz, H.; Thon, W.; Whitehurst, R. N. (1953). “Experiments on Radiation by Fast Electron Beams”. 《Journal of Applied Physics》 24 (7): 826. Bibcode:1953JAP....24..826M. doi:10.1063/1.1721389. 
  7. ↑ Pellegrini, C. (2012). “The history of X-ray free-electron lasers” (PDF). 《The European Physical Journal H》 37 (5): 659–708. Bibcode:2012EPJH...37..659P. doi:10.1140/epjh/e2012-20064-5. 
  8. ↑ Deacon, D. A. G.; Elias, L. R.; Madey, J. M. J.; Ramian, G. J.; Schwettman, H. A.; Smith, T. I. (1977). “First Operation of a Free-Electron Laser”. 《Physical Review Letters》 (Prl.aps.org) 38 (16): 892–894. Bibcode:1977PhRvL..38..892D. doi:10.1103/PhysRevLett.38.892. 

외부 링크