اخیرا،موسسه فریتز هابر (FHI)از انجمن ماکس پلانک در برلین، آلمان، به یک نقطه عطف تکنولوژیک دست یافت - اولین عملیات لیزر الکترون آزاد مادون قرمز در حالت دو رنگ.
این نوآوری تکنولوژیکی پیشرو در جهان، آزمایشهای همزمان پالس لیزری دو رنگ را ممکن میسازد و فرصتهای جدیدی را برای کاربردهایی مانند مطالعه فرآیندهای زمانی در جامدات و مولکولها باز میکند.
در حال حاضر حدود دوازده لیزر الکترون آزاد در سرتاسر جهان موجود است که از نظر اندازه (از چند متر تا چند کیلومتر)، محدوده طول موج (از امواج مایکروویو تا اشعه ایکس سخت) و هزینه (از میلیون ها تا بیش از بیش از) متفاوت است. یک میلیارد). با این حال، آنها یک ویژگی مشترک دارند: همه آنها پالس های شدید و کوتاه تابش تولید می کنند.
در دهههای اخیر، لیزرهای الکترون آزاد به یک منبع مهم تشعشع تبدیل شدهاند و به طور گسترده در تحقیقات پایه و علوم کاربردی استفاده میشوند.
مشخص است که محققان مؤسسه فریتز هابر (FHI) به همراه شرکای خود در ایالات متحده، روش جدیدی را توسعه داده اند که قادر به تولید پالس های مادون قرمز از دو رنگ مختلف به طور همزمان است.
تحقق این فناوری مبتکرانه است: در یک جریان پرتو الکترون آزاد، پرتوهای الکترونی ابتدا توسط یک پدال گاز الکترونی شتاب می گیرند تا به انرژی های جنبشی بسیار بالایی نزدیک به سرعت نور برسند. متعاقباً، این الکترونهای پرسرعت از یک نوسانکننده عبور میکنند و با عمل یک میدان مغناطیسی قوی با قطبیت متناوب در حال تغییر، وارد مسیری شبیه سیکلوترون میشوند.
عمل نوسانی الکترون ها منجر به انتشار تابش الکترومغناطیسی می شود که طول موج آن را می توان با تنظیم انرژی الکترون یا قدرت میدان مغناطیسی دقیقاً کنترل کرد. به همین دلیل، لیزرهای الکترون آزاد (FELs) قادر به تولید تشعشعات لیزر مانند در تقریباً تمام بخشهای طیف الکترومغناطیسی هستند که طیف وسیعی از طول موجهای بلند تراهرتز تا طول موجهای کوتاه پرتو ایکس را پوشش میدهند.
از سال 2012، FEL های FHI به طور پیوسته کار می کنند و تابش پالسی شدید با طول موج هایی که به طور مداوم در محدوده مادون قرمز میانی (MIR) قابل تنظیم هستند، از 2.8 میکرون تا 50 میکرون تولید می کنند. در سالهای اخیر، دانشمندان و مهندسان FHI روی یک پسوند دو رنگ کار کردهاند و با موفقیت شاخه دوم FEL را برای تولید تابش مادون قرمز دور (FIR) در طول موجهای بین 5 تا 170 میکرون نصب کردند.
این نوآوری نه تنها دامنه کاربردهای FEL را گسترش می دهد، بلکه راه های جدیدی را برای توسعه آنها در زمینه تحقیقات علمی باز می کند.
