الکترون آزاد - لیزر الکترون آزاد

لیزر الکترون آزاد

تقریبا تمام تابشهای گسیل شده در یک لحظه توسط الکترونی که در میدان مغناطیسی ویگلر در مسیر تناوبی در حال حرکت است، در داخل یک مخروط با زاویه راس خیلی کوچک محصور است این زاویه گسیل از نظر عددی حدوداً برابر نسبت انرژی سکون الکترون به انرژی کل الکترون می باشد. برای روش اول نیاز به دستگاه بسیار حجیمی می باشد، زیرا در حین وارد کردن شتاب لازم بر ذره بار دار، چون سرعت ذره نسبیتی است مسافت بسیار زیادی را طی خواهد کرد، ولی با روش دوم همان شتاب را با یک حجم محدودی می توان تامین کرد. این نوع لیزر برای مطالعه ساختار نوارهای انرژی الکترون در نیمه رساناها، تقسیم اشتراکی خطوط طیفی در میدانها شدید الکتریکی و برانگیزش خطی و غیر خطی فونونها (امواج صوتی کوانتیده ) در بلورها استفاده می شود.

تابش در لیزرهای الکترون آزاد معمولا بر اساس عبور الکترونها از میدان مغناطیسی یک آندولاتور یا ویگلر که باعث می شود الکترونها در فظا یک مسیر تناوبی را طی کنند بوجود می آید. بنابراین تابش گسیل شده را می توان بعنوان باریکه ای از پرتوهای موازی که از نظرهندسی خیلی شبیه پرتوهای باریک لیزرهای مرسوم هستند تلقی کرد. وقتی یک ذره بار دار شتاب دار شود، از خودش تابش الکترومغناطیس متساطع می کند؛ هر چه شتاب وارد شده بیشتر باشد توان این تابش بیشتر خواهد شد. علاوه بر کاربردهای پژوهشی لیزر الکترون آزاد در زمینه های مانند پزشکی، مخابرات، رادار وگرم کردن پلاسما قابل استفاده است.

و روش مرسوم برای شتاب وارد کردن بر ذره بار دار وجود دارد: یکی شتاب درجهت سرعت دیگری شتاب در جهت عمود بر سرعت حرکت ذره. کاربرد بحث انگیز لیزرهای الکترون آزاد با توان زیاد و تپ بلند، در امور نظامی ازجمله در انهدام موشکهای بالستیک است. از مهمترین ویزگیهای آن شدت، کیفیت بالای نور لیزر و تنظیم پذیری آن در یک طیف بسیار کسترده نسبت به سایر لیزر ها است. ولی چون می خواهیم ذره در حین نوسان در راستای سرعت اولیه اش حرکت کند باید جهت میدان مغناطیسی به طور متناوب عوض شود. از این لیزرها می‌توان هم برای بریدن و هم برای انجام عمل فوتون – جوش ( انقعاد از طریق داغ کردن ) استفاده کرد.

امکان‌سنجی و نیازسنجی طراحی و ساخت لیزر الکترون آزاد (MIR, IR)

همچنین در بخش بعدی بحث سیستم کنترل مطرح شده است این‌که برای بهره‌برداری از لیزرالکترون آزاد نیاز به یک سیستم کامپیوتری است تا بتوان فعالیت اجزای آن را کنترل کرد؛ هنچنین یک لیزر الکترون آزاد در محدوده مادون قرمز نیاز به باریکه الکترونی با انرژی حداکثر تا MeV ۵۰ دارد که این کار با شتاب‌دهنده‌هایی که توسط کامپیوتر کنترل می‌شود، انجام می‌پذیرد. در این بخش به شتاب‌دهنده (شامل منبع تغذیه، خطوط انتقال، تفنگ الکترونی و تیوب‌های شتاب‌دهنده‌)،‌ دستگاه‌های مغناطیسی (شامل چندقطبی‌ها، سیم لوله و آندولاتور و ویگلر)، دستگا‌های اپتیکی و پارامترها و مواد مشدداپتیکی اشاره شده و توضیحاتی درباره‌ی هر یک ارائه شده است.

در ابتدای این پژوهش بعد از اشاره به نیاز به الکترون آزاد  و محتوا و ساختار گزارش، مبانی نظری لیزر الکترون آزاد مطرح شده است، در این قسمت تاریخچه‌ی الکترون آزاد تشریح شده، سپس به معرفی آن و مقایسه سه لیزر الکترون آزاد در سه طیف گوناگونه پرداخته شده است. برای لیزر الکترون آزاد کاربرد فراوانی در حوزه‌های مختلف متصور است که از آن جمله می‌توان به شتاب‌دهنده‌های پیشرفته، رادارهای پیشرفته، گرم کردن پلاسما برای همجوشی هسته‌ای، غنی‌سازی اورانیوم، پزشکی، علم مواد و دستگاه‌های انرژی مستقیم اشاره کرد. در انتهای گزارش، باتوجه به قطعاتی که در این نوع لیزر بکار گرفته شده است و باتوجه به تحریم‌های صورت گرفته از جانب غرب، نقشه راهی برای رسیدن به این مهم ارائه شده و برآورد هزینه‌ها با توجه به قیمت پروژه‌های مشابه در ایران و سرتاسرجهان لیست شده است.

محاسبات بهره و بازده، ناپایداری‌ها و ارتباط آن با باریکه الکترونیکی، بررسی پارامترهای یک لیزر الکترون آزاد در محدوده‌ی مادون قرمز، عیب‌یابی، ایمنی لیزر و تکنولوژی کنونی لیزرهای FEL از دیگر موضوع‌هایی است که در این بخش به آن پرداخته شده است. در این‌جا نکته قابل توجه این است که فرآیند اصلی لیزر الکترون آزاد که ماهیتا براساس باریکه الکترونی است براساس خوشه‌ای شدن الکترون‌ها در باریکه الکترونی است که در تمامی چشمه‌های لیزر الکترون آزاد کاملا مشابه است. به همین دلیل نه تنها کاربردهای متنوع آن موجب پیشرفت علمی می‌شود بلکه دستیابی به علوم و تکنولوژی‌های لازم جهت ساخت آن نیز به نوبه خود موجب پیشرفت در گستره‌ی بزرگی از علوم و تکنولوژی می‌شود.

بررسی ایجاد طولموج های متنوع لیزر الکترون آزاد برای تولید فرکانس تشدید جهت استفاده در سیستم های لیزری

دفتر مرکزی انتشارات بوم سازه (سیویلیکا): تهران، بزرگراه جلال آل احمد، بین خیابان کارگر و بزرگراه چمران، کوچه پروانه، پلاک ۴، ساختمان چمران، طبقه ۴، واحد ۳۱. تمامی خدمات پایگاه سیویلیکا ، حسب مورد دارای مجوزهای لازم از مراجع مربوطه می باشند و فعالیت های این سایت تابع قوانین و مقررات جمهوری اسلامی ایران است. تلفن: ۸۸۰۰۸۰۴۴ ، ۸۸۳۳۵۴۵۰ ، ۸۸۳۳۵۴۵۱ ، ۸۸۳۳۵۴۵۲ - کد پستی: ۱۴۳۹۹۱۴۱۵۳.

بررسی مسیرهای الکترون در لیزر الکترون آزاد با میدان ویگلر مارپیچی واقعی و کانال یونی راهنما

نشانی: تهران، بزرگراه اشرفی اصفهانی، نرسیده به پل بزرگراه شهید همت، خیابان شهید قموشی، خیابان بهار، نبش کوچه چهارم، پلاک 1. بررسی مسیرهای الکترون در لیزر الکترون آزاد با میدان ویگلر مارپیچی واقعی و کانال یونی راهنما. بررسی مسیرهای الکترون در لیزر الکترون آزاد با میدان ویگلر مارپیچی واقعی و کانال یونی راهنما. بررسی مسیرهای الکترون در لیزر الکترون آزاد با میدان ویگلر مارپیچی واقعی و کانال یونی راهنما.

منبع