Źródła światła piątej generacji

• Autorzy: Romaniuk R. S.

Identyfikatory

DOI

10.15199/13.2016.4.9

Warianty tytułu

EN

Fifth generation light sources

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Źródła światła koherentnego są jednym z podstawowych narzędzi badawczych w biologii, technice i innych dziedzinach. Synchrotronowe źródło światła składa się z kilku podstawowych części: źródła energii którym jest akcelerator wiązki elektronowej, konwertera wiązka elektronowa – wiązka fotonowa którym jest undulator, oraz fotonowych linii użytkowych. Każda z tych części osobno jest skomplikowanym urządzeniem podlegającym obecnie szybkiemu rozwojowi technologicznemu. Przyszłościowe źródła światła piątej generacji bazują na zupełnie nowych rozwiązaniach wszystkich tych części podstawowych, w porównaniu ze źródłami poprzednich generacji. Źródłem energii jest nowej generacji miniaturowy akcelerator laserowo-plazmowy o polu elektrycznym rzędu setek GV/m. Miniaturowy undulator testowany jest w technologii MEMS z nowych materiałów. Klasyczne próżniowe i trudne do sterowania linie eksperymentalne i rozprowadzanie wiązki światła zmieniają swoje znaczenie w przypadku dostępności miniaturowych undulatorów umieszczonych tuż przy lub wewnątrz indywidualnej stacji eksperymentalnej. Po wstępie dotyczącym źródeł światła poprzednich generacji, artykuł pokazuje bieżące kierunki badawcze nad wymienionymi częściami składowymi źródeł światła piątej generacji. W niektórych przypadkach jest to kontynuacja i modernizacja poprzednich technologii, w większości jest to odważna próba zastosowania zupełnie nowych technologii jak akceleracji laserowo-plazmowej.

EN

Coherent light sources are one of the most fundamental research tools in biology, technology and in other areas. Synchrotron light source consists of a few basic parts: energy source – which is an electron beam accelerator, energy converter between electron and photon beams – which is an undulator, and photon user experimental lines. Each of these parts is separately a complex system, which is currently a subject to fast technological development. Future light sources of the fifth generation are based on completely new solutions of these fundamental parts, in comparison with the sources of the previous generations. Energy source is a new generation laser – plasma accelerator with electrical field in the area of multiple GV/m. A miniature undulator is tested in the MEMS technology from new materials. Classical light beam lines, vacuum, and difficult for management and beam distribution, change their meaning in the case of availability of miniature undulators positioned immediately at or even inside the experimental stations. After an introduction concerning the light sources of the previous generations, the article shows current research efforts on the mentioned key components of the fifth generation light sources. In some cases this is a continuation and modernization of the previous technologies, in the majority it is a brave endeavour to apply completely new technologies, like laser – plasma acceleration.

Słowa kluczowe

PL

źródła światła; promieniowanie synchrotronowe; laser na swobodnych elektronach; promieniowanie VUV; promieniowanie rentgenowskie; generacje źródeł światła; akcelerator nadprzewodzący; emitancja; elektronowe pierścienie akumulacyjne; akcelerator laserowo-plazmowy; undulator; wiggler; FEL; odwrócony FEL

EN

light sources; synchrotron radiation; free electron laser; VUV radiation; X-rays; light source generations; superconducting accelerator; emittance; electron accumulation rings; laser-plasma acceleration; undulator; wiggler; FEL; inverted FEL

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 57, nr 4
• Strony: 42--50
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz

Twórcy

autor

Romaniuk R. S.

• Politechnika Warszawska, Instytut Systemów Elektronicznych, Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

Bibliografia

• [1] R. S. Romaniuk, Rozwój laserów na swobodnych elektronach w Europie – 2016, Elektronika – konstrukcje, technologie, zastosowania, vol. 57, no. 03, pp. 95–100 (2016) doi:.
• [2] R. S. Romaniuk, POLFEL – a free electron laser in Poland, Photonics Letters of Poland, vol. 1, no. 3, pp. 103–105 (2009) doi: 10.4302/plp.2009.3.01.
• [3] R. S. Romaniuk, Free Electron Laser in Poland, Electronics and Telecommunications Quarterly, vol. 55, no. 4, pp. 669–682 (2009).
• [4] R. S. Romaniuk, LCLS – large laser infrastructure development and local implications, International Journal of Electronics and Telecommunications, vol. 60, no. 2, pp. 187–192 (2014) doi: 10.2478/eletel-2014-0023.
• [5] H. Winnick, Fourth generation light sources, 1997 Particle Accelerator Conference, art. no. FBC003, IEEE.
• [6] R. S. Romaniuk, EuCARD2: 2015, Elektronika – konstrukcje, technologie, zastosowania, vol. 56, no. 10, pp. 65–71 (2015) doi: 10.15199/13.2015.10.13.
• [7] J. B. Rosenzweig, E. Arab, G. Andonian, et al., The GALAXIE All-Optical FEL Project, AIP Conference Proceeddings, vol. 1507, p. 493-498 (2012) doi: 10.1063/1.4773746.
• [8] F. H. O’Shea, G. Marcus, J. B.Rosenzweig, et al., Short period, high field cryogenic undulator for extreme performance x-ray free electron lasers, Phys. Rev. Spec. Top – Accelerators and beams, vol. 13, art. no. 070702 (2010).
• [9] G. Andonian, O. Williams, S. Barber, et. al., Planar-dielectric-wakefield accelerator structure using Bragg-reflector boundaries, Physical Review Letters, (2014).
• [10] R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, et. al., Dielectric laser accelerators, Reviews of Modern Physics (2014).
• [11] G. Gatti, A. Marcelli, B. Spataro, et al., X-band accelerator structures: On going R&D at the INFN, NIMA-A (2015).
• [12] S. Steinke, J. Van Tilborg, C. Benedetti, et. al., Multistage coupling of independent laser-plasma accelerators, Nature (2016).
• [13] J. Van Tilborg, S. Steinke, C. G. R. Geddes, et al., Active plasma lensing for relativistic laser-plasma-accelerated electron beams, Physical Review Letters (2015).
• [14] A. Aschikin, C. Behrens, S. Bohlen, et al., The FLASHForward Facility at DESY, ArXiv 1508.03192 (2015).
• [15] FACET and test beam facilities, SLAC National Accelerator Laboratory [facet.slac.stanford.edu] (2015).
• [16] AWAKE Advanced Wakefield Experiment CERN (2013) [awake.web.cern.ch].
• [17] LOASIS Berkeley Lab Laser Accelerator (2014) [loasis.lbl.gov].
• [18] LAOLA Laboratory for Laser and beam driven plasma acceleration (2015) [laola.desy.de].

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.