Laser livre de elétrons
Um laser de elétron livre, ou FEL, é um laser que produz um feixe de luz muito brilhante. É basicamente uma super lanterna. Ele compartilha as mesmas propriedades óticas dos lasers convencionais, como a emissão de um feixe constituído de radiação eletromagnética coerente que pode atingir alta potência. O FEL utilizou princípios operacionais para formar o feixe que são princípios operacionais muito diferentes de um laser convencional. Ao contrário dos lasers a gás, líquidos ou de estado sólido, como os lasers de diodo, nos quais os elétrons são excitados enquanto presos aos átomos, os FELs usam um feixe de elétrons relativista como meio de propagação que se move livremente através de uma estrutura magnética, daí o termo elétron livre. O laser de elétron livre tem a mais ampla faixa de freqüência de qualquer tipo de laser, e pode ser amplamente sintonizável, atualmente variando em comprimento de onda desde microondas, passando pela radiação terahertz e infravermelha, até o espectro visível, até raios ultravioleta, até raios X.
Os lasers de elétrons livres foram inventados por John Madey em 1976 na Universidade de Stanford. O trabalho se baseia na pesquisa feita por Hans Motz e seus colegas de trabalho que fizeram o primeiro ondulador em Stanford em 1953 usando a configuração magnética wiggler que está no coração de um laser de elétron livre. Madey utilizou um feixe de elétron de 24 MeV e um wiggler de 5 m de comprimento para amplificar um sinal. Logo em seguida, outros laboratórios com aceleradores começaram a desenvolver tais lasers.
Os lasers de elétrons livres utilizam muita eletricidade quando operam. Para reduzir a energia necessária para mantê-los em operação, os cientistas utilizam um acelerador linear de recuperação de energia para reciclar o feixe de elétrons de alta energia que ativa o laser.
FELIX laser free-electron na FOM (Nieuwegein)
Perguntas e Respostas
P: O que é um laser de elétron livre?
R: Um laser de elétron livre, ou FEL, é um laser que produz um feixe de luz muito brilhante. Ele compartilha as mesmas propriedades óticas dos lasers convencionais, como a emissão de um feixe constituído de radiação eletromagnética coerente, que pode atingir alta potência. Ao contrário dos lasers a gás, líquidos ou de estado sólido, como os lasers de diodo, nos quais os elétrons são excitados enquanto ligados a átomos, os FELs usam um feixe de elétrons relativista como o meio de laser que se move livremente através de uma estrutura magnética.
P: Que gama de freqüências o laser de elétrons livres cobre?
R: O laser de elétron livre tem a mais ampla gama de freqüências de qualquer tipo de laser e pode ser amplamente sintonizado. Atualmente ele varia em comprimento de onda desde micro ondas, passando pela radiação terahertz e infravermelha, até o espectro visível, até ultravioleta, até raios X.
P: Quem inventou o laser de elétrons livres?
R: O laser de elétron livre foi inventado por John Madey em 1976, na Universidade de Stanford.
P: O que foi usado para amplificar os sinais para experiências iniciais com FELs?
R: Para os primeiros experimentos com FELs, John Madey usou um feixe de elétrons de 24 MeV e um wiggler de 5 m de comprimento para amplificar os sinais.
P: Quem desenvolveu uma versão anterior do que viria a ser um FEL?
R: Hans Motz e seus colegas de trabalho desenvolveram uma versão anterior do que se tornaria um FEL em Stanford em 1953, usando a configuração magnética do wiggler, que está no coração de um laser de elétron livre.
P: Quanta eletricidade os FELs usam quando eles operam?
R: Os lasers de elétrons livres usam muita eletricidade quando operam.
P: Como os cientistas podem reduzir a energia necessária para a operação?
R: Para reduzir a energia necessária para a operação, os cientistas usam um acelerador linear de recuperação de energia para reciclar o feixe de elétrons de alta energia que ativa o laser.
