Comments 39
Как правильно подмечено, под разную длину волны нужны разные зеркала. Которые в случае рентгена, например, являются монохроматорами. И ультрафиолет отражать уже не будут, не говоря про инфракрасное излучение.
Ну и вакуумную систему сделать сильно дешевле не выйдет.
Не взлетит, короче.
там это написано - в конце;-)
Но в этом не вижу ничего проблемного. Скажем у меня сейчас, на моём СО2-лазерном маркере - целая куча сменных линз. Их поменять - пара пустяков. А тут будет коробочка с линзами и зеркалами. Поменял и вперед...:-)
Только вот стоит одна такая линза от 5 тысяч долларов. Не особо бюджетно.
Согласен. Только здесь, мне кажется главное немного в другом: в том, что возможен универсальный аппарат. А уж дальше каждый смотрит по возможностям и потребностям. Другое дело, что и ультрафиолет не каждому нужен. А раз нужен - значит не просто так и должно окупаться. Я так думаю :-)
Все технологии через это проходили, решается это упрощением, миниатюризацией и увеличением объемов производства.
Представляется маловероятным получение комбинации отклоняющих магнитных полей, способных создать гармонические колебания в потоке электронов. Нужно моделировать, кажется многое не учтено. Особенно соотношение напряжённости магнитного поля к длине электромагнита: оно не будет константой для всех. Да и количество магнитов должно быть огромное, чтобы получался не меандр, с которым не получится ничего. Тут же линейная скорость частицы по оси трубки взята константой. Но это не так на самом деле: представим себе проекцию положения автомобиля, проезжающего "змейкой" между консуами на плоскость конусов.
Из каждого смелого допущения / упрощения получится огромная потеря КПД.
может быть, кому-то настало время выпустить такую мини-установку
Ускоритель электронов с системой сброса пучка вряд ли будет мини, раз уж требуется относительно высокая мощность, а КПД лазеров на свободных электронах очень мал. Это обычно огромные монстры в отдельно построенном для них здании.
Жаль. Я как неспециалист читал и мечтал, что оптимизируют и пустят в серию такие лазеры для флуоресцентной микроскопии. А то вечно слышу от коллег, что на конфокалах лазеры отрыгивают (их там обычно на одном микроскопе штуки 4 под определенные длины волн, отсутствие одного сильно осложняет исследования).
Для видимого и ближнего инфракрасного выпускают серийные лазеры, способные перестраиваться по длине волны в диапазоне примерно чуть больше +-100 нм от номинала. Там обычно полупроводниковый излучатель с усиленной зависимостью длины волны от температуры и устройство стабилизации температуры на элементах Пельтье.
Так там лазеры копеечные на самом деле, проще купить запасных несколько штук и не париться. И, кстати, неизвестно, как у этого FEL с монохроматичностью в видимой области.
Насколько мне известно, мощность микро установок (1-5 метров длиной) может достигать киловатт и даже более (в импульсе) ;-)
Максимальная частота импульсов может достигать сотен Герц.
Для 3д печати(те же полимерники) с системами развёртки может пригодится печать двойным полимером. Поддержка. Нормальная. Или метаматериалы. Просто разная длина полимеризации. А уж возможность подстраиваться под разные полимеры(а они очень разные бывают).
Картинки перерисуйте, электроны отклоняются не вдоль магнитного поля, а поперёк.
1Т поля при 10мм периоде без сверхпроводимости получить не реально.[https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6668/acc1a8]
Ондуляторы обычно либо сверхпроводящие, либо из постоянных магнитов, "теплые" электромагнитные почти никто не делает, за редким исключением больших периодов и не очень больших полей (например источники ТГц излучения на ускорителях с большой энергией). Ондулятор с переменным периодом: https://pubs.aip.org/aip/acp/article/2054/1/030024/1023236/Variable-period-undulator-with-tunable
Чтобы получился "лазер" электронный пучок должен быть короче излучаемой длины волны (что как-то работает для ТГц диапазона, но не для 0.01–10 нм) либо очень длинный ондулятор для возникновения SASE и "микробанчинга" пучка собственным излучением.
Хороший комментарий, спасибо!
Про SASE тут подробно, если кому интересно.
Так зачем резонатор если пучок корткий?
Пучок "короткий" только для ТГц источников, где длина волны под сотню мкм.
А для более коротких волн в длинном пучке электронов на каждый излучающий электрон с какой-то фазой всегда найдётся ещё один такой же, который будет ровно на пол периода излучения отставать и излучать соответственно в противофазе. В результате такого "некогерентного" излучения по статистике складывается поле только от корня из количества электронов.
Чтобы они излучали когерентно надо электронный пучок вдоль длины промодулировать по плотности с периодом излучаемой длины волны чтобы они все излучали в фазе.
Так обычно само получается если пучок достаточно аккуратный, а ондулятор длинный (~1000 периодов), тогда электромагнитные поля от излучения самого пучка добавляют/отнимают у электронов энергию, в результате он сам себя модулирует по интенсивности и вместо корня из количества электронов в складываются уже просто количество электронов без корня, это в поле, по мощности получается пропорционально количеству электронов в квадрате вместо просто количества электронов в пучке. И при зарядах пучка ~наноКулона т.е. количестве электронов ~1e7 разница заметная.
Но резонаторы не делают потому что рентген с длиной волны в десяток кЭв не очень хорошо отражается, для него как бы всё почти прозрачно, разве что только под совсем небольшими углами.
Вместо резонаторов и накопления "излучения" для лучшего его взаимодейтвия с пучком в лазерах на свободных электронах делают seeding, то есть модуляцию оптическим лазером, чтобы потом по этим предварительным "зарубкам" на пучке, пусть и на в 1000 раз большей длине волны, процесс потом SASE начался увереннее.
Есть всякие проекты с резонаторами https://arxiv.org/abs/1903.09317 но насколько знаю никто так и не реализовал нормально.
В этом описанном вообще есть физический смысл? Я не спец по квантовым эффектам, только моё прошлое позволяет хоть немного в этом ориентироваться - не хватает формул, что бы это читать.
что-то у меня внутри наводит на смутные подозрения, что это может получиться могучий прожектор,когерентности не случится ну никак, ибо время смены энергетического уровня в атоме, с уровня на уровень осуществляется ненаучным способом "мгновенно"(но это не точно...)))", посему когерентность в классике это синхронный ну или лавинный переход, в Вашем варианте такое не получится...
Я гдето читал про такую установку , думал давно используется где надо на эффекте Черенкова , частота зависит от скорости электронов а она от приложенного напряжения и всё .Условно подал 10000 В - ультрафиолет 50000 В - инфракрасный.
https://ru.m.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D1%84%D1%84%D0%B5%D0%BA%D1%82_%D0%92%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%B0_%E2%80%94_%D0%A7%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D0%B0
Лазер на свободных электронах не то же самое?
Юный техник №01 за 1989 год, статья прокатный стан для электронов. По теме.
Можно гораздо проще с параметрическими генераторами, вон первый попавшийся от 0.4 до 2.2 мкм, правда мощность не большая. В качестве задающего, как вариант, Nd:YAG лазер. https://solinstruments.by/produkciya/impulsnye-lazery/perestraivaemye-lazery/copo2200/
Уважаемый автор, Вы видели вблизи лазер на свободных электронах? Ну хотя бы, для длины волны микрон 10? Вы видели его размер? Какое нахрен домашнее применение? (рука/лицо)
Надо было в конце привести цены на специализированные лазерные станки с разными длинами волн. Тут же просуммировать их цену и стоимость аренды помещения под них. Тут же можно было бы отметить что получившееся число кратно меньше любого ЛСЭ.
Сравнение с фотополимерниками выглядит эпично - если продолжить мысль в этой канве, то следует ожидать не перестраиваемых лазеров, а хотя бы автосменных голов под разные длины волн. Но это мало кому интересно, т.к. станки не стоят в вакууме - для резки металла нужно организовать подачу металла, для древесины - подачу и хранение древесины, отвод продуктов. А с универсалом надо организовать подачу материала всех видов сразу вместе!
Как создать универсальную лазерную установку, излучающую луч ВСЕХ длин волн?