Novosibirsk spouští svůj nejvýkonnější laser na volných elektronech

Novosibirští fyzikové sestavili svůj nejvýkonnější infračervený laser na světě. Začátkem letošního roku byl spuštěn v Budkerově institutu jaderné fyziky, v BINP, Ruské akademie věd. Výkon laseru dosahuje 500 W a bude ještě zvýšen na několik kilowattů. Unikátní zařízení tak přináší nové možnosti v oblasti základního i aplikovaného výzkumu ve fotochemii používající infračervené záření. Lze tak ovlivňovat průběh chemických reakcí. Mohou vznikat zcela nové materiály a velmi čisté látky. První část zařízení z roku 2003 s rozsahem od 270 do 90 mikrometrů, roku 2009 druhá část o rozsahu od 80 do 37 mikronů. Roku 2016 třetí část a stalo se tak zařízení stalo nejvýkonnějším na světě. Laser v červenci 2015 vygeneroval při zkoušce svazek o vlnové délce 9,6 mikronů. Vlnová délka záření se může pohybovat od 5 do 30 mikronů.

Testování laseru

Systém byl postaven pouze z vlastních prostředků ústavu a za 10 let do něj investovali 500 milionů rublů. Nedávno proběhl test s novým injektorem elektronů a zvýšil se tak výkon laseru a na starosti jej měl Nikolaj Vinokurov, vedoucí vědecko-výzkumné laboratoře BINP. Použití novosibirského laseru běžícího na volných elektronech se odlišuje od běžných laserů, v DVD mechanikách a počítačových myších. Svazek fotonů vzniká díky pohybu elektronů po zakřivené dráze v undulátoru, tedy v druhém stupni laseru. Změnou energie elektronů a parametrů undulátoru se dosahuje širokého spektra frekvencí výsledného paprsku. Tohle jiné typy laserů neumožňují. Jde ale o velké zařízení a novosibirský laser zabírá plochu 1000 metrů čtverečních. Výkonný zdroj infračerveného záření přináší vědcům nové oblasti výzkumu dříve nedostupné. Je možné volit frekvenci paprsku zvlášť pro každou sloučeninu a pak nedojde k výraznému úbytku při výkonu zařízení.

Pomocné systémy laseru

Infračervené záření ovlivňuje sílu vazeb v molekule a chemická reakce může probíhat jinak než za normálních podmínek a vznikne tak i jiná výsledná látka. Vezme se směs látek majících stejné chemické vlastnosti, ale různě se chovajících v poli infračerveného záření. Pak se může nechat zareagovat jen jedna složka s reagentem. Druhá složka zůstane beze změny a tak lze řídit průběh chemických reakcí. Laser poslouží i k separaci látek, které neumíme jinak oddělit běžnými chemickými postupy. Například se provádí separace izotopů křemíku využívaného při výrobě polovodičů. V přírodě máme zastoupeny 3 izotopy křemíku. Krystaly s výhodnými vlastnosti z hlediska tepelné vodivosti z nich obsahuje pouze jeden. Novosibirský laser na volných elektronech je základ pro vývoj výkonnějších zařízení. Existuje i projekt přenosu energie do družic a za pomocí těchto laserů by bylo možné třeba napájet družice přímo ze Země na oběžné dráze bez použití solárních panelů.