Projekt nadfioletowego lasera na swobodnych elektronach POLFEL w Świerku

Przez stulecia fotony były najważniejszym narzędziem poznawania materii począwszy od światła słonecznego do lasera. Claudio Pellegrini i Joachim Stoehr

laser na swobodnych elektronach lampa ksenonowa laser synchrotron Kraków Świerk

Wymuszona emisja: monochromatyczność, kierunek, spójność

energia impulsu lub moc częstotliwość powtarzania Laser: rezonator ośrodek czynny pompa optyczna ośrodek czynny zakres λ czas trwania impulsu energia impulsu lub moc częstotliwość powtarzania CO2 10590 nm praca ciągła 20 kW Ti:szafir 700 -1080 nm <50 fs 0.03 mJ 100 MHz Nd:YAG 1063 nm 10 ns 2500 mJ 10 Hz 266 nm 200 mJ Nd:YAG+barwnik 196 nm 5 ns 0,2 mJ

Laser na swobodnych elektronach Free Electron Laser (FEL) synchrotron Laser na swobodnych elektronach Free Electron Laser (FEL) źródło elektronów akcelerator undulator wiązka światła

Działo elektronowe

Wnęki rezonansowe

Zasilanie w. cz.

Undulator

Laser na swobodnych elektronach i laser na zwiazanych elektronach Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation Light Amplification by Synchronised Electron Retardation Elektrony w stanach związanych o dyskretnym widmie energii własnych Swobodne elektrony ciągłe widmo energii

Undulator dla Flash

jasność 1030 fotonów/s·mrad2 ·0.1% BW Polfel Polfel długość fali 27 nm – 9 nm czas impulsu < 100 fs energia impulsu 200 μJ moc szczytowa 0,22 GW jasność 1030 fotonów/s·mrad2 ·0.1% BW

Układ próżniowy akceleratora

Linia doświadczalna

Czas S. K. Sundaram, E Mazur, Nature, Vol. 1, Dec 2002, p. 217

Obrazowanie na podstawie rozproszenia pojedynczych impulsów Na laserze Flash dokonano udanego doświadczenia z rozpraszaniem i rekonstrukcją rysunku o wymiarach nanometrowych. Obraz odtworzono za pomocą przygotowanych algorytmów wyłącznie na podstawie obrazów dyfrakcyjnych. Doświadczenie pokazało możliwość rejestracji i interpretacji obrazu dyfrakcyjnego pochodzącego od pojedynczego impulsu świetlnego emitowanego przez FEL. Znaczenie tego wyniku polega na tym, że stanowi on wzór do powtórzenia na planowanych rentgenowskich laserach na swobodnych elektronach, co umożliwi badanie molekuł przez zastosowanie krótszej fali.

30 fs pulse reflectivity at 32nm Angle of incidence (degrees) Testing the experiment setup: instruments and allignment Optical constans measurements for low light intensity 30 fs pulse reflectivity at 32nm 4 50 Angle of incidence (degrees) increasing fluence 3 2 Reflectance (%) 1 35 40 45 100% 16% Low-fluence Si/C ML XUV pulse „p” or „s” polarisation XUV detector

Polimers and organic crystals Photoeatchin efficiency for various wavelengths Manufactoring o fnanostructures Photo-induced modifications of the properties of surface Non-organic crystals Photo-induces nanocrystallites growth at short wavelengths Photoeatching of transparent materials A. Bartnik, et al. Detection of surface changes of materials caused by intense irradiation with laser-plasma EUV source utilizing scattered or luminescent radiation excited with the EUV pulses, Applied Physics B 91 (2008), 21-24 A. Bartnik, et al. Strong temperature effect on X-ray photo-etching of polytetrafluoroethylene using a 10 Hz laser-plasma radiation source based on a gas puff target, Applied Physics B 82 (2006), 529-532

Laser induced periodic surface structure

TTF1 FEL modyfikacje powierzchni, AFM Au/Si(100)