• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • W Rynie rozmawiano o przyszłości europejskich laserów

    23.02.2010. 14:18
    opublikowane przez: Piotr aewski-Banaszak

    Ponad 60 osób z Polski, Niemiec i siedmiu innych krajów wzięło udział w Międzynarodowych Warsztatach Diagnostyki Rentgenowskiej i Naukowych Zastosowań Europejskiego Lasera XFEL. Spotkanie odbyło w dniach 14-17 lutego w Rynie - poinformował dr Marek Pawłowski, rzecznik Instytutu Problemów Jądrowych w Świerku (IPJ) - organizatora imprezy.

    Naukowcy dyskutowali o szczegółach konstrukcyjnych i zastosowaniach największego europejskiego lasera na swobodnych elektronach XFEL.

    Ów laser - jak tłumaczy dr Pawłowski - to największe urządzenie tego typu na świecie. Rozpoczęta w lutym 2007 roku inwestycja, powstaje w niemieckim ośrodku synchrotronowym DESY pod Hamburgiem i ma wartość ok. miliarda euro. "XFEL będzie miał długość 3,4 km, a emitowane przez niego fale elektromagnetyczne będzie można regulować w zakresie od 6 do 0,1 nm (nanometrów) - ta ostatnia wartość odpowiada miękkiemu promieniowaniu rentgenowskiemu. Przewiduje się, że pełną zdolność operacyjną laser ten osiągnie w 2014 roku" - dodaje rzecznik IPJ.

    Laser będzie pracował wysyłając promieniowanie w postaci impulsów. Jednak możliwości badawcze urządzenia znacznie by wzrosły, gdyby impulsy udało się wytwarzać w sposób ciągły. Jak informuje dr Pawłowski, rozwiązanie tego problemu proponują naukowcy ze Świerka. Mogłoby ono zostać wykorzystane także przy budowie polskiego lasera na swobodnych elektronach POLFEL. Projekt jego budowy złożono do Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego.

    "Zdaniem uczestników spotkania, POLFEL staje się coraz bardziej koniecznym elementem powstającej europejskiej laserowej infrastruktury badawczej" - relacjonuje dr Pawłowski.

    Projekt POLFEL, przygotowany przez IPJ, przewiduje budowę lasera długości do 400 m, emitującego bardzo krótkie impulsy światła ultrafioletowego o mocy do 0,22 GW. Uczestnicyw warsztatów podkreślali, że POLFEL funkcjonowałby nie tylko jako urządzenie badawcze, ale również jako prototyp pozwalający przygotować technologie niezbędne do modernizacji europejskiego lasera XFEL. "W praktyce oznacza to, że nowoczesne technologie pojawiłyby się w Polsce wcześniej niż w innych krajach Europy" - zwraca uwagę prof. Grzegorz Wrochna z IPJ.

    Podczas spotkania w Rynie podkreślano, że dzięki odpowiednim modyfikacjom można wydłużyć fale emitowane przez lasery na swobodnych elektronach aż do zakresu fal terahercowych. Promieniowanie terahercowe należy do słabo znanego zakresu fal elektromagnetycznych między podczerwienią a falami radiowymi. Są to niewidzialne dla oka i nieszkodliwe tzw. fale T.

    "Pierwsze próby tego typu są już prowadzone z laserem FLASH, działającym w niemieckim ośrodku DESY. Zmodyfikowany laser na swobodnych elektronach, pracujący w zakresie terahercowym, dołączyłby do zaledwie trzech takich urządzeń zbudowanych na świecie. Polscy fizycy uczestniczący w Warsztatach zaprezentowali również pomysł, jak uzyskać wiązkę terahercową w laserze POLFEL" - informuje rzecznik IPJ.

    ***

    Potencjał badawczy laserów FEL jest tak duży, że Europejskie Forum Strategii ds. Infrastruktur Badawczych ESFRI umieściło je na Europejskiej Mapie Drogowej - wśród priorytetowych przedsięwzięć naukowych, o kluczowym znaczeniu dla rozwoju nauki i gospodarki całego kontynentu. Dodatkowo w kwietniu 2008 r. Komisja Europejska utworzyła infrastrukturę IRUVX, obejmującą sieć laserów FEL w Niemczech (ośrodki DESY i BESSY), Włoszech (Sincrotrone Trieste), Wielkiej Brytanii (Science and Technology Facilities Council) i Szwecji (Lund University MAX-lab).

    Lasery FEL emitują promieniowanie w impulsach trwających zaledwie femtosekundy (femtosekunda to jedna biliardowa część sekundy - PAP). Tak krótkie impulsy umożliwiają filmowanie przebiegu reakcji chemicznych i procesów biologicznych. Dodatkowo spójność światła laserowego pozwala - podobnie jak w holografii - rejestrować obrazy trójwymiarowe. Mechanizm generowania wiązki laserowej umożliwia ponadto modyfikowanie długości fali laserowej i dopasowanie jej do struktury energetycznej atomów badanej próbki. W ten sposób udaje się np. lokalizować atomy w cząsteczkach białek. Dzięki olbrzymiej mocy impulsów można również modyfikować powierzchnie materiałów w celu nadawania im niezwykłych własności.

    Źródło:
    PAP - Nauka w Polsce

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    European XFEL: European XFEL (ang. European X-ray Free Electron Laser), czyli Europejski Rentgenowski Laser na Swobodnych Elektronach, jest budowany w synchrotronowym centrum badawczym DESY w Hamburgu. Jest to najbardziej zaawansowane przestrajalne laserowe źródło silnego promieniowania w zakresie rentgenowskim. Infrastruktura lasera rozpościera się od ośrodka w DESY aż do oddalonej o 3,5 km miejscowości Schenefeld, gdzie ulokowane będą laboratoria badawcze. Ten międzynarodowy projekt łączy naukowców i inżynierów z wielu krajów Europy i świata, w tym z Polski. Laser – urządzenie emitujące promieniowanie elektromagnetyczne z zakresu światła widzialnego, ultrafioletu lub podczerwieni, wykorzystujące zjawisko emisji wymuszonej. Nazwa jest akronimem od (ang.) Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation: wzmocnienie światła poprzez wymuszoną emisję promieniowania. Promieniowanie lasera jest spójne, zazwyczaj spolaryzowane i ma postać wiązki o bardzo małej rozbieżności. W laserze łatwo jest otrzymać promieniowanie o bardzo małej szerokości linii emisyjnej, co jest równoważne bardzo dużej mocy w wybranym, wąskim obszarze widma. W laserach impulsowych można uzyskać bardzo dużą moc w impulsie i bardzo krótki czas trwania impulsu (zob. laser femtosekundowy). SASER - urządzenie emitujące intensywny strumień fal dźwiękowych o cechach podobnych do światła emitowanego przez lasera i działające na podobnej zasadzie. Nazwa SASER jest akronimem od Sound Amplification by Stimulated Emission of Radiation — Wzmocnienie dźwięku przez wymuszoną emisję promieniowania. Pierwsze eksperymentalne urządzenie pracujące w zakresie GHz powstało w 2009 roku w wyniku współpracy naukowcow z University of Nottingham i ukraińskiego Instytutu Fizyki Półprzewodników Wadima Laszkariewa.

    Extreme Light Infrastructure - wspólna inicjatywa Unii Europejskiej budowy lasera dużej mocy, finasowana ze środków Komisji Europejskiej. Moc: 200 petawatów. W projekcie ma wziąć udział ponad 300 naukowców z 50 placówek badawczych z 13 krajów. Prace przygotowawcze w latach 2008-2011 pochłoną 6 mln euro. Planowane uruchomienie – w roku 2013. Efekt kosinusowy - powstaje podczas pomiaru prędkości poruszających się obiektów za pomocą urządzeń emitujących i rejestrujących odbitą od obiektu falę elektromagnetyczną z zakresu mikrofal - urządzenia radarowe, bądź z zakresu bliskiej podczerwieni - urządzenia laserowe. W ogólności obiekt może poruszać się w dowolnym kierunku, natomiast urządzenia do pomiaru prędkości mierzą tylko tę wartość składowej prędkości, która jest rzutowana na kierunek osi wiązki radarowej lub laserowej urządzenia nadawczego. Zmierzona wartość prędkości jest zatem zmniejszona przez cosinus kąta ostrego zawartego między kierunkiem ruchu obiektu a kierunkiem wyznaczonym przez oś wiązki.

    Kolorowy Telewizor Laserowy (w skrócie, Laser TV), lub wyświetlacz wykonany w technologii laserowej, wykorzystuje dwa lub więcej indywidualnych modułowych optycznych wiązek promieni lasera. w celu wytworzenia kolorów wyświetlającego punkt obrazu, w efekcie uzyskując kolorowy obraz. Kwantowy laser kaskadowy (ang. quantum cascade laser, QCL) — rodzaj unipolarnego lasera półprzewodnikowego, emitującego promieniowanie w zakresie od średniej do dalekiej podczerwieni.

    Ablacja laserowa – proces odparowywania (usuwania) materiału z powierzchni ciała stałego do stanu gazowego lub plazmy z pominięciem stanu ciekłego. Do wywołania ablacji laserowej stosuje się najczęściej lasery krótko impulsowe, proces może zachodzić jednak także przy zastosowaniu laserów do pracy ciągłej, jeśli tylko wiązka promieniowania laserowego ma odpowiednią moc. Niebieski laser półprzewodnikowy – potoczna nazwa diody laserowej zbudowanej na bazie azotku galu (GaN). Nazwa pochodzi od koloru światła, które emituje dioda. Nazwa ta jest zresztą w znacznym stopniu myląca ze względu na to, że najbardziej typowa konstrukcja tego lasera emituje światło o długość fali 405 nm. Oko ludzkie widzi takie światło jako fioletowe.

    Pit (ang. wgłębienie) – wgłębienie w nośnikach optycznych, takich jak CD, DVD, HD DVD czy Blu-ray. Wiązka lasera jest albo rozpraszana (absorbowana) we wgłębieniu albo odbijana od powierzchni (land). Przy użyciu różnych algorytmów stopień odbicia lub rozproszenia wiązki lasera konwertowany jest na ciąg jedynek i zer. To wgłębienie jest od strony etykiety. Natomiast patrząc od strony lasera zobaczymy wypukłość.

    Napęd optyczny (ang. Optical Disc Drive - ODD) – jest to urządzenie, które za pomocą wiązki lasera odczytuje lub zapisuje dane na tzw. nośnikach optycznych.

    Dalmierz laserowy (ang. laser target marker, LTM, lub laser rangefinder, LRF) – urządzenie do określania odległości od nieprzezroczystego obiektu za pomocą promienia lasera (zwykle podczerwonego). Laser femtosekundowy - laser generujący impulsy światła o czasie trwania od kilku do kilkudziesięciu femtosekund (1 femtosekunda to 10 sekund). We współczesnych laserach tego typu ośrodkiem czynnym jest często kryształ syntetycznego szafiru domieszkowanego tytanem (Ti:Al2O3) albo światłowód domieszkowany iterbem (lub innymi pierwiastkami ziem rzadkich, zob. np. wzmacniacz optyczny). Generacja tak krótkich impulsów światła jest możliwa dzięki zjawisku pasywnej lub aktywnej synchronizacji modów.

    NIRS (z ang. near infrared spectroscopy) - technika wizualizacji aktywności mózgu, polegająca na przepuszczeniu promieni lasera przez czaszkę. Lasery te są bardzo słabe, jednak pracują z częstotliwością fali świetlnej (bliskiej podczerwieni), dla której czaszka jest przeźroczysta. Krew zawierająca tlen absorbuje inne częstotliwości fal świetlnych niż krew, w której tlen został już pochłonięty. Stąd obserwując ilość światła o różnych częstotliwościach odbijającą się od mózgu naukowcy mogą śledzić przepływ krwi. Wzmacniacz optyczny jest urządzeniem wzmacniającym sygnał optyczny (promieniowanie świetlne) bezpośrednio, bez konwersji na sygnał elektryczny. Podobnie jak laser, wykorzystuje zjawisko emisji wymuszonej w ośrodku czynnym.

    Gordon Gould (ur. 17 lipca 1920 w Nowym Jorku, zm. 16 września 2005), amerykański fizyk, jeden z wynalazców lasera, twórca nazwy "LASER". Gould stał się słynny za sprawą swojej trzydziestopięcioletniej walki o uzyskanie patentu na laser i jego elementy konstrukcyjne. Przeprowadził wieloletnią, lecz skuteczną, walkę z urzędem patentowym i producentami laserów, aby w końcu uzyskać tantiemy z praw patentowych. Laser barwnikowy to laser wykorzystujący organiczny barwnik jako ośrodek czynny, zwykle w postaci ciekłego roztworu. W porównaniu do gazowych i większości ośrodków wykorzystujących ciało stałe, barwnik może być wykorzystywany w znacznie większym zakresie długości fal. Szerokie pasmo pozwala na użycie ich w regulowanych i pulsacyjnych laserach. Co więcej, barwnik może być zastąpiony jego innym typem w celu generacji światła innej długości przez ten sam laser, chociaż zwykle wymaga to wymiany części przyrządów optycznych w samym laserze.

    Dodano: 23.02.2010. 14:18  


    Najnowsze