最も強力な自由電子レーザーであるXFELがヨーロッパで正式に発売されました

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ビデオ: X線自由電子レーザー施設「SACLA」 2022, 十一月
最も強力な自由電子レーザーであるXFELがヨーロッパで正式に発売されました
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Anonim
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世界で最も強力なX線源である欧州X線自由電子レーザー(XFEL)の開会式がハンブルクで行われました。その建設は2009年に始まり、2017年5月初旬に最初のX線ビームが生成されました。 XFELの光度は、他の強力なX線源であるシンクロトロンの光度よりも平均して10,000倍高くなっています。インスタレーションの主な目的は、材料の原子構造と高速反応を研究することです。

X線の波長が短いため、物質の原子構造の研究に積極的に使用されています。このような放射線を結晶体に照射すると、その原子によって散乱され、結晶内の原子の配置を調べることができる回折パターンが形成されます。また、X線の助けを借りて、動的プロセス、たとえば、化学反応中の分子の変化や衝撃波の伝播を追跡することができます。

これには実験施設がよく使用されますが、一部の研究ではより強力な放射線源が必要です。そのようなソースの1つはシンクロトロンです。それらの中で、電子ビームは、強力な磁石によって直径数百メートルの円形加速器でほぼ光速に加速され、それがシンクロトロン放射を引き起こします。

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アンジュレータ操作のスキーム

XFELも粒子加速器ですが、シンクロトロンとは異なり、円形ではなく線形です。その中で、ビームの軌道も湾曲していますが、方法が異なります。まず、電子は超伝導線形加速器によって加速され、次にアンジュレータに落ちます。それらは多くの磁石で構成されており、後続の各磁石は前の磁石と反対の極性を持っています。このため、ビームはアンジュレータを直線ではなく正弦波に沿って移動し、放射光を放出し始めます。この放射線と電子ビームの間の相互作用のために、X線は無秩序ではなくコヒーレントです。

全長3.4キロメートルの設置により、100フェムト秒の持続時間で100分の1から数ナノメートルの放射波長のパルスを受信することが可能になります。このような特性のおかげで、化学反応などの原子レベルでの高速プロセスを研究することが可能になります。

欧州X線自由電子レーザーは非常に高価な国際科学プロジェクトです。建設と試運転の総費用は、2005年の価格で12億2000万ユーロと見積もられています。 11カ国がプロジェクトに参加しています。費用の大部分はドイツとロシアが負担し、プロジェクトにそれぞれ総費用の58%と27%を提供しました。

昨年、短いX線パルスにより、励起されたヨウ素分子で起こっている変化を、30フェムト秒と0.3オングストロームのオーダーの非常に高い時間的および空間的分解能で観察することが可能になりました。

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