Znak Politechniki Warszawskiej

Europejski Laser Rentgenowski pod lupą badaczy z PW

Zespół konstruktorów i użytkowników międzynarodowej infrastruktury badawczej o nazwie Europejski Laser Rentgenowski (European X-ray Free-Electron Laser) 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 – Danii, Francji, Niemiec, Węgier, Włoch, Polsia, Rosji, Słowenii, Hiszpanii, Szwecji, Szwajcarii i Wielkiej Brytanii.

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 Nature Photonics.

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

źródło: www.elka.pw.edu.pl