Artykuł w czasopiśmie Nature Photonics – Europejski Laser Rentgenowski osiągnął pełną wydajność generacji promieniowania

Zespół konstruktorów i użytkowników międzynarodowej infrastruktury badawczej o nazwie Europejski Laser Rentgenowski (ang. European X-ray Free-Electron Laser), w skrócie European XFEL, opublikował w prestiżowym czasopiśmie naukowym Nature Photonics raport na temat pierwszych wyników działania tego urządzenia. Wśród autorów jest grupa Polaków, w tym zespół z Wydziału Elektroniki i Technik Informacyjnych PW kierowany przez dr hab. inż. Krzysztofa Czubę - obok niego współautorem jest mgr inż. Dominik Sikora.

  
European XFEL jest laserem rentgenowskim generującym w ciągu jednej sekundy tysiące femtosekundowych błysków promieniowania o natężeniu przekraczającym miliardy razy intensywność wiązek emitowanych przez najlepsze konwencjonalne źródła promieniowania rentgenowskiego. Projekt otwiera niespotykane dotychczas możliwości wykonywania badań materiałowych w skali atomowej. European XFEL znajduje zastosowanie m.in. w badaniach
w dziedzinach takich jak medycyna, farmakologia, chemia, materiałoznawstwo, nanotechnologia, energetyka i elektronika. Za pomocą tego urządzenia można obrazować m.in. szczegóły budowy biomolekuł i biomateriałów - w tym także wirusów, tworzyć wizualizacje przebiegu procesów formowania lub zrywania wiązań chemicznych, a także przeprowadzać badania ekstremalnych
stanów materii podobnych do występujących we wnętrzach gwiazd. 

  
Laser zbudowano w Hamburgu dzięki wysiłkowi zespołów naukowców i inżynierów z 12 krajów
(Dania, Francja, Niemcy, Węgry, Włochy, Polska, Rosja, Słowenia, Hiszpania, Szwecja, Szwajcaria
i Wielka Brytania). 

Widok obiektu z lotu ptaka pokazujący lokalizację budynków tunelowych w obszarze miejskim Hamburga (www.nature.com/articles/s41566-020-0607-z/figures/1)

Bazuje on na akceleratorze o długości około 1,5 km wykorzystującym nadprzewodzące wnęki rezonansowe do przyspieszania elektronów do energii 17,5 GeV. Rozpędzone elektrony przepuszcza się przez zespół specjalnie ułożonych magnesów o nazwie undulator. W rezultacie na wyjściu undulatora pojawia się błysk światła o właściwościach podobnych do wiązek generowanych w laserach,
ale o długościach fal z zakresu promieniowania rentgenowskiego. Długość urządzenia wynosi 3,4 km. Budowa obiektu przebiegała w latach 2009 – 2018. Zespół naukowców z Politechniki Warszawskiej opracował wiele unikatowych urządzeń i podsystemów akceleratora XFEL. Do najważniejszych należy zaliczyć ultra precyzyjny generator wzorcowy oraz system synchronizacji kilku tysięcy podsystemów akceleratora z femtosekundową precyzją.

  

Zapraszamy do zapoznania się z artykułem na stronie wydawnictwa: https://www.nature.com/articles/s41566-020-0607-z

Decking, W., Abeghyan, S., Abramian, P. et al. A MHz-repetition-rate hard X-ray free-electron laser driven by a superconducting linear accelerator. Nat. Photonics 14, 391–397 (2020). https://doi.org/10.1038/s41566-020-0607-z