Freie-Elektronen-Laser
Der Freie-Elektronen-Laser (kurz: FEL) ist ein Laser, der einen relativistischen Elektronen-Strahl als Energie- und Lichtquelle benutzt. Es wird also immer ein Teilchenbeschleuniger als zentrale Komponente benötigt.
thumb|Schemaskizze des XFEL Freie-Elektronen-Lasers
Der Elektronenstrahl wird durch alternierend angeordnete Magnete in hin-und-hergehende transversale Bewegung versetzt (wiggle), wodurch jedes einzelne Elektron elektromagnetische Strahlung analog zur Synchrotronstrahlung erzeugt. Aufgrund der relativistischen Bewegung der Elektronen ist die Strahlung vollständig vorwärts entlang der Elektronenbahn gerichtet. Daher ist die Wechselwirkung der Elektronen mit dem ausgesendeten Licht sehr wichtig. Der Abstand der Magnete und die Geschwindigkeit der Elektronen werden so aufeinander abgestimmt, dass die Lichtwellen, die an jedem einzelnen Magneten abgegeben werden, konstruktiv interferieren. Dabei nutzt man den Bunching-Effekt aus, der dafür sorgt, dass sich die Elektronen immer paketweise bewegen. Die Strahlung, die die einzelnen Elektronen abgeben, ist dann kohärent.
Die Wellenlänge eines FEL kann durchgestimmt werden, indem die Energie der Elektronen variiert wird. Zukünftige FEL sollen kohärente Strahlung hoher Intensität bis in den Röntgenbereich liefern.
Weblinks
- Das europäische Röntgenlaserprojekt XFEL
- XFEL - Einführung Röntgenlaserlicht durch Selbstverstärkung
- Forschungszentrum Rossendorf Freie-Elektronen Laser der Strahlungsquelle ELBE
- Einführung in den Freie-Elektronen Laser der Strahlungsquelle ELBE
- The World Wide Web Virtual Library: Free Electron Laser research and applications (englisch)