ملخصات الأبحاث

إطلاق إشعاع ليزري حُر الإلكترونات باستخدام «حقل المَخْر»

.W. Wang et al
  • Published online:

تستطيع مصادر الليزر القائمة على الأشعة السينية حُرّة الإلكترونات أن تولِّد إشعاعًا مكثَّفًا ومتماسكًا بأطوال موجية منخفضة، تصل إلى نطاق ما دون الأنجستروم. وقد أصبحت أدوات لا غِنى عنها لتطبيقات عديدة في مختلف المجالات، مثل البيولوجيا البنيوية والكيمياء. وصحيح أنَّه يوجد العديد من أجهزة الليزر القائمة على الأشعة السينية حُرة الإلكترونات قيد الاستخدام بالفعل، لكنَّ احتياجها إلى مسرعات كبيرة مكلِّفة وحديثة من المسرعات القائمة على الترددات الراديوية حدا بالعلماء إلى توجيه مزيدٍ من التركيز إلى ابتكار مسرِّعات مُحكَمة وموفرة للتكلفة؛ ذلك أن المسرِّعات الليزرية القائمة على "حقل المَخْر" wakefield أن تحافظ على تدرُّجات تسارُع أعلى مقارنة بتدرُّجات المسرعات القائمة على الترددات الراديوية بأكثر من ثلاث قيم أسية، لذا فهي خيار جذَّاب لتوجيه مصادر الليزر المضغوطة، القائمة على الأشعة السينية حرة الإلكترونات. ومع ذلك، فلا يزال تنفيذ مثل هذه الأجهزة يمثل تحديًا، بالنظر إلى الجودة الرديئة نسبيًّا التي تتصف بها حِزَم الإلكترونات القائمة على المُسرِّع الليزري، المعتمِد على تقنية مُسرّع "حقل المَخْر".

 في هذا البحث المنشور، يقدم الباحثون عرضًا توضيحيًّا تجريبيًّا لتضخيم إشعاع متموج في نظام الزيادة الأسية، وذلك باستخدام حِزَم إلكترونات قائمة على مسرِّع ليزري. وهذا الإشعاع المتموج المُضخَّم، الذي يكون متركزًا عادة عند طول موجي مقداره 27 نانومترًا، وتبلغ أقصى حمولته الفوتونية في النبضة الواحدة 1010 فوتون، يُنتِج طاقة إشعاع قصوى تبلغ حوالي 150 نانوجول. وفي المموِّج الثالث من المموِّجات الثلاثة الموجودة في الجهاز، وصلت الزيادة القصوى في طاقة الإشعاع إلى حوالي 100 مرة، مما يؤكِّد إتمام عملية ناجحة في نظام الزيادة الأسية.  

لنا أن نرى في هذه النتائج التي توصَّل إليها الباحثون دليلًا على إمكانية إصدار إشعاع ليزري حُر الإلكترونات، باستخدام مُسرِّع ليزري قائم على "حقل المخر". وتُمهد هذه الفكرة الطريق لابتكار مصادر ليزر مُحكَمة، قائمة على الأشعة السينية حرة الإلكترونات، اعتمادًا على هذه التقنية بتطبيقاتها واسعة النطاق.