Найпотужніший у світі лазер став здатний генерувати мільйон імпульсів за секунду

Найпотужніший у світі рентгенівський лазер, LCLS (Linac Coherent Light Source), що пройшов крізь процедуру масштабного оновлення та модернізації LCLS-II, практично повернувся в дію і незабаром буде готовий до роботи на благо сучасної науки. Після модернізації всередині цієї величезної установки панують температури, нижчі за температури у відкритому космосі, це дозволяє прискорювати електрони до швидкостей, дуже близьких до швидкості світла, і генерувати мільйон дуже яскравих спалахів рентгена за одну секунду.

LCLS-II належати до типу рентгенівського лазера на вільних електронах (X-ray Free-Electron Laser, XFEL). Такі лазери використовуються для отримання високоякісних знімків мікроскопічних об’єктів та процесів, що відбуваються у дуже вузьких часових рамках. Лазер LCLS використовувався раніше для знімання структури вірусів, для відтворення умов у центрі ядра зірки, для перетворення води на високотемпературну плазму, для створення найгучнішого звуку та багатьох інших речей.

Оновлений лазер LCLS-II буде здатний зробити для науки набагато більше, ніж попередник. Імпульси рентгена будуть у середньому в 10 тисяч разів яскравішими, і вони, як уже згадувалося вище, будуть вироблятися мільйон разів на секунду. Для порівняння, лазер LCLS міг виробляти лише 120 імпульсів на секунду.

«Усього за кілька годин лазер LCLS-II зробить більше імпульсів рентгена, ніж його попередник за всі роки його роботи» — розповідає Майк Данн (Mike Dunne), директор LCLS, — «Дані, які раніше збиралися місяцями, тепер будуть отримані за хвилини часу. Все це має ривком посунути вперед супутні галузі науки та забезпечити появу нових революційних технологій”.

Лазер LCLS-II працює на тих же принципах, що його попередник. Вільні електрони, що виробляються спеціальним джерелом, прискорюються в трубі лінійного прискорювача і потрапляють у пристрій-ондулятор. Присутні там магнітні поля змушують електрони коливатися і віддавати їхню кінетичну енергію у вигляді квантів рентгенівського випромінювання.

Найбільшої модернізації була піддана стадія лінійного прискорення електронів. Раніше електрони подавалися в трубу прискорювача за температури навколишнього середовища. Тепер же в установці використовується 37 кріомодулів, які перекачують рідкий гелій теплообмінниками та охолоджують обладнання до температури -271 градус Цельсія. Джерело