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Anexo:Láseres de electrones libres

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Onduladores del láser de electrones libres de rayos X LCLS

Los láseres de electrones libres comparten las propiedades ópticas de otros tipos de láseres convencionales, pero se diferencian de estos por el principio físico responsable de la emisión láser: En vez de originarse por la inversión de población en un medio activo atómico o molecular, la emisión se produce por la oscilación de un haz de partículas con carga eléctrica (generalmente electrones) al atravesar el campo magnético periódico generado por un ondulador, a velocidades cercanas a la de la luz.[1]​ La radiación emitida por los láseres de electrones libres es muy útil para el estudio de materiales tanto biológicos como inorgánicos, además de tener aplicaciones médicas y militares. En comparación con las líneas de luz de sincrotrones, los láseres de electrones libres emiten un haz de luz mucho más intenso en pulsos de mayor frecuencia.

Aquí se listan las instalaciones existentes, en funcionamiento, en proyecto o cerradas.

Instalaciones en funcionamiento

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Nombre Ubicación Comienzo de operaciones Radiación Notas
CLIO - Centre Laser Infrarouge d'Orsay Universidad de París-Sur
Orsay, Bandera de Francia Francia 		1992[2]​ Infrarrojo Financiado por la Unión Europea, CLIO emite pulsos del orden de picosegundos, con una potencia máxima de 100 MW/ps.[3]​
Dalian Coherent Light Source Pekín, ChinaBandera de la República Popular China China Construcción finalizada en 2017[4]​ Ultravioleta
DFELL - Duke Free Electron Laser Laboratory Universidad de Duke
Durham, Carolina del Norte,Bandera de Estados Unidos Estados Unidos 		1991 (MkIII)
1996 (OK-4)
2005 (OK-5) 		Ultravioleta (OK FEL)
Infrarrojo (MkIII - FEL) 		DFELL cuanta con tres láseres de electrones libres: MkIII, basado en un acelerador lineal; y OK-4 y OK-5, instalados en un sincrotrón de 1.2 GeV. MkIII se construyó en la Universidad de Stanford en 1985, antes de ser transferido a la universidad de Duke.[5]​ El láser OK-5 se utiliza para generar rayos gamma mediante el efecto Compton.[6]​
FERMI - Free Electron Laser for Multidisciplinary Investigations Trieste, Italia Italia 2011 Ultravioleta FERMI cubre una amplia parte del espectro ultravioleta. Los pulsos de radiación duran del orden de femtosegundos, con una potencia máxima del orden de Gigavatios.[7]​ Ha sido el primer FEL en implementar un sistema de sembrado para emitir radiación temporalmente coherente[8]​.
FELBE - Free-electron laser at the ELBE radiation source Centro de Investigación Dresden-Rossendorf(FZD)
Dresde, Alemania Alemania 		2003 Infrarrojo FELBE cuenta con dos láseres U27-FEL y U100-FEL que emiten radiación desde el infrarrojo medio, por encima de los 3500 nm, hasta el infrarrojo lejano, por debajo de los 0,28 mm.[9]​
FELIX -Free Electron Laser for Infrared eXperiments FOM - Instituto de Física de Plasma Rijnhuizen, Nieuwegein,Países Bajos Países Bajos
Universidad de Radboud, Nijmegen, Países Bajos Países Bajos (desde 2012) 		1992[10]​ Infrarrojo La instalación consta de tres líneas. FEL1 y FEL2, proporcionan luz de longitudes de onda entre 4 y 250 mm y pulsos de menos de un picosegundo con potencia máxima de 100 MW. La línea FELICE tiene una intensidad dos órdenes de magnitud mayor que las otras líneas y opera a longitudes de onda de 5 a 40 mm. En 2012, FELIX se trasladó a la Universidad de Radboud, para fusionarse con la nueva instalación FLARE.[11]​
FEL-SUT - IR FEL Research Center Universidad de Ciencia de Tokio
Noda, Chiba, JapónBandera de Japón Japón 		2001[12]​ Infrarrojo Este instituto cuenta con dos instrumentos: el MIR-FEL y FIR-FEL, que emiten radiación en el infrarrojo medio y lejano respectivamente.[13]​
FLARE Universidad de Radboud
Nijmegen,Países Bajos Países Bajos 		2012 Infrarrojo lejano FLARE se distingue por ser la única fuente de radiación de Terahercios de frecuencia que funciona en dos modos diferentes: a pequeño ancho de banda, con pulsos de microsegundos, y a alta intensidad, con pulsos de unas decenas de picosegundos. En 2017 empezó a funcionar en combinación con un imán de 33 [[Tesla (unidad)|T][14]​
Free electron laser FLASH DESY
Hamburgo,Alemania Alemania 		2005 Ultravioleta (FLASH I)
Ultravioleta y rayos X (FLASH II) 		FLASH emite pulsos de 10 - 70 femtosegundos de duración. Mediante el proceso de esmisión espontánea se alcanzan longitudes de onda de hasta 4.4 nm, en el ultravioleta extremo. Con sembrado, se ha observado radiación de 38 nm[15]​ En 2010, el Helmholtz Zentrum BESSY, situado en Berlín y DESY propusieron la construcción de FLASH II, que entró en funcionamiento en 2014.[16]​
iFEL - Institute of Free Electron Laser Universidad de Osaka
Hirakata, Osaka, JapónBandera de Japón Japón 		2000 Infrarrojo Alimentado por un LINAC de 170 MeV, puede general radiación de longitud de onda entre 250 nm y 0.1 mm.[17]​
Jefferson Lab FEL Newport News, Virginia, Bandera de Estados Unidos Estados Unidos 1999[18]​ Infrarrojo y ultravioleta Este es el láser de electrones libres de más potencia del mundo en el espectro infrarrojo.[19]​
LCLS - LINAC Coherent Light Source Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC
Menlo Park, California, Bandera de Estados Unidos Estados Unidos 		2009[20]​ Rayos X LCLS es el primer láser de electrones libres de rayos X. La duración de los pulsos es menor de 100 femtosegundos.[21]​ En 2012, se demostró en LCLS la posibilidad de usar la propia emisión del láser para efectuar el proceso de sembrado.[22]​
PAL-XFEL Pohang Accelerator Laboratory
Pohang, Corea del SurBandera de Corea del Sur Corea del Sur 		2017 Rayos X La puesta en marcha de la instalación fue finalizada en 2016. Los primeros experimentos tuvieron lugar en 2017.[23]​
SACLA Instituto Harima
Sayo-gun, Hyogo,JapónBandera de Japón Japón 		2011 Rayos X En 2012 alcanzó longitudes de onda hasta 0.33 Å, más cortas que ningún otro láser de electrones libres en funcionamiento.[24]​
SwissFEL Instituto Paul Scherrer
Villigen Suiza Suiza 		2016[25]​ Rayos X Instalación financiada mayoritariamente por el gobierno suizo. La duración de los pulsos está entre 1 y 60 femtosegundos.[26]​
UCSB Center for Terahertz Science and Technology Universidad de California en Santa Bárbara
Santa Bárbara (California) Bandera de Estados Unidos Estados Unidos 		Infrarrojo La Universidad de California en Santa Bárbara cuenta con tres láseres de electrones libres, financiados mayoritariamente por La Oficina de Investigación Naval, Office of Naval Research (ONR).[27]​
European XFEL DESY
Hamburgo,Alemania Alemania 		2017 Rayos X El XFEL abrió dos líneas de luz en septiembre de 2017.[28]​

Instalaciones en proyecto

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Nombre Ubicación Estatus Radiación Notas
LCLS-II Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC
Menlo Park, California, Bandera de Estados Unidos Estados Unidos 		Proyecto iniciado en 2013 Rayos X La entrada en funcionamiento está prevista para 2020.[29]​
TARLA Universidad de Ankara
Gölbaşı, TurquíaBandera de Turquía Turquía 		Proyecto iniciado en 2006 Infrarroja Tarla está diseñado para obtener radiación entre las longitudes de onda de 2,5 y 250 µm.[30]​

Instalaciones cerradas

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Nombre Ubicación Comienzo de operaciones Final de operaciones Notas
W.M. Keck FEL Center Universidad de Vanderbildt, Nashville, Tennessee, Bandera de Estados Unidos Estados Unidos 1988 2008 El láser de electrones libres de la universidad de Vanderbildt fue el primero de estos dispositivos utilizado para operaciones quirúrgicas usando radiación infrarroja. Se decidió su cierre debido a insuficiente financiación para su funcionamiento por el Departamento de Defensa de EE. UU.[31]​

Véase también

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Referencias

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  1. ↑ González, Édgar (2003). El láser: principios básicos. Universidad Santo Tomás. p. 113. ISBN 9789586313216. 
  2. ↑ Ortega, Jean-Michel (1993). «CLIO, un laser à électrons libres pour l'infrarouge». La Recherche (en francés) 24: 253. 
  3. ↑ «Centre Laser Infrarouge d'Orsay» (en inglés). Université Paris-Sud. Archivado desde el original el 29 de agosto de 2019. Consultado el 27 de junio de 2020. 
  4. ↑ Normile, Dennis (15 de enero de 2017). «China opens unique free electron laser facility». Science (en inglés). 
  5. ↑ Madey, J.M.J. The Duke FEL Light Source Facility (PDF) (en inglés). 
  6. ↑ «Duke FEL Laboratory» (en inglés). University of Duke. Archivado desde el original el 29 de agosto de 2020. Consultado el 27 de junio de 2020. 
  7. ↑ Milton, Stephen. «Free Electron Laser for Multidisciplinary Investigations» (en inglés). Elettra-Sincrotrone Trieste. Consultado el 27 de diciembre de 2011. 
  8. ↑ «FERMI light source» (en inglés). Elettra-Sincrotrone Trieste. 19 de abril de 2012. Consultado el 4 de marzo de 2013. 
  9. ↑ «The setup of the Free-Electron Laser at ELBE» (en inglés). Helmholz Zentrum Dresden Rossendord. Consultado el 1 de enero de 2012. 
  10. ↑ van Amersfoort, P.W.; et al. (1992). «First lasing with FELIX». Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment (en inglés) 318 (1-3): 42-46. doi:10.1016/0168-9002(92)91021-Z. 
  11. ↑ «The infrared user facility FELIX» (en inglés). FOM. Archivado desde el original el 7 de agosto de 2011. Consultado el 31 de diciembre de 2015. 
  12. ↑ Yokoyama, M.; Oda, F.; Nomaru, K.; Koike, H.; Sobajima, M.; Miura, H.; Hattori, H.Y.; Kawai, M. et al. (2001). «First lasing of KHI FEL device at the FEL-SUT». Nuclear Inst. & Meth. Phys. Res. (en inglés). A475: 38. 
  13. ↑ «FEL Apparatus (@FEL-TUS)» (en inglés). Universidad de Ciencia de Tokio. Consultado el 30 de diciembre de 2011. 
  14. ↑ «Free electron laser FLARE for the first time operational as a THz ESR spectrometer». Radboud Universiteit Nijmegen. 4 de abril de 2017. Consultado el 27 de junio de 2020. 
  15. ↑ «Free electron laser FLASH» (en inglés). Deutsches Elektronen Synchrotron. Consultado el 27 de junio de 2020. 
  16. ↑ «FLASH II; objetivos» (en inglés). Deutches Elektronen-Synchrotron. Consultado el 8 de marzo de 2013. 
  17. ↑ «施設長挨拶» (en japonés). Universidad de Osaka. Consultado el 4 de marzo de 2013. 
  18. ↑ «Free-Electron Laser Description — History» (en inglés). Jefferson Lab. Consultado el 28 de diciembre de 2011. 
  19. ↑ «Free-Electron Laser» (en inglés). Jefferson Lab. Consultado el 28 de diciembre de 2011. 
  20. ↑ «LCLS overview» (en inglés). SLAC. Consultado el 27 de junio de 2020. 
  21. ↑ «About the LCLS» (en inglés). SLAC. Archivado desde el original el 17 de diciembre de 2014. Consultado el 20 de junio de 2020. 
  22. ↑ Amann, J. et al (2012). «Demonstration of self-seeding in a hard-X-ray free-electron laser» (PDF). Nature Photonics (en inglés) 6: 693-698. doi:10.1038/nphoton.2012.180. 
  23. ↑ Shang-hui, Lee (2017). «How to Use Fourth-Generation Synchrotron Radiation Facility». The Postech Times (en inglés). Consultado el 25 de enero de 2017. 
  24. ↑ «SACLA draws acclaim for unique XFEL design» (en inglés). RIKEN. Consultado el 5 de marzo de 2013. 
  25. ↑ «SwissFEL inauguration» (en inglés). PSI. 5 de diciembre de 2016. Consultado el 24 de enero de 2017. 
  26. ↑ «Overview: SwissFEL – the new large-scale facility at the Paul Scherrer Institute» (en inglés). PSI. Consultado el 31 de diciembre de 2015. 
  27. ↑ «The UCSB Free-Electron Lasers — Introduction» (en inglés). UCSB. Consultado el 27 de diciembre de 2011. 
  28. ↑ «First users at European XFEL» (en inglés). Deutsches Elektronen-Synchrotron. Consultado el 26 de diciembre de 2017. 
  29. ↑ «LCLS-II» (en inglés). SLAC. Consultado el 15 de enero de 2020. 
  30. ↑ Aksoy, A. et al.. «Design parameters and current status of the TARLA project» (PDF). Proceedings of IPAC2014, Dresden, Germany (en inglés): 2918-2920. Archivado desde el original el 22 de noviembre de 2017. 
  31. ↑ «W.M. Keck FEL Center» (en inglés). Vanderbildt University. Consultado el 26 de diciembre de 2011. 

Enlaces externos

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