Referati mavzu: Erkin elektronlarda ishlovchi lazerlar Tekshirdi: Bajardi: Ahmadaliyeva B. Toshkent 2022

Erkin elektronli lazerlar
Erkin elektron lazer (FEL) (to'rtinchi avlod) sinxrotron yorug'lik manbai juda ishlab chiqarish yorqin va sinxrotron nurlanishining qisqa impulslari. FEL ko'p jihatdan a kabi ishlaydi va o'zini tutadi lazer, lekin ishlatish o'rniga stimulyatsiya qilingan emissiya atom yoki molekulyar qo'zg'alishlardan relyativistik elektronlarni a sifatida ishlatadi o'rtacha daromad olish. Sinxrotron nurlanishi a shaklida hosil bo'ladi shamlardan elektronlar magnit strukturadan o'tadi (deyiladi undulator yoki parishon). FELda bu nurlanish yanada kuchayadi, chunki sinxrotron nurlanishi elektronlar to'plami bilan qayta o'zaro ta'sir qiladi, chunki elektronlar izchil chiqa boshlaydi va shu bilan umumiy nurlanish intensivligining eksponent ravishda ko'payishiga imkon beradi. Elektron kinetik energiya va undulator parametrlari kerakli darajada moslashtirilishi mumkinligi sababli, erkin elektron lazerlari mavjud sozlanishi va kengroq uchun qurilishi mumkin chastota har qanday lazer turiga qaraganda, hozirda to'lqin uzunligi dan mikroto'lqinli pechlar, orqali teraxert radiatsiyasi va infraqizil, uchun ko'rinadigan spektr, ultrabinafshava Rentgen. Birinchi erkin elektron lazer tomonidan ishlab chiqilgan Jon Madey 1971 yilda Stenford universiteti tomonidan ishlab chiqilgan texnologiyadan foydalangan holda Xans Motz va uning hamkasblari undulator da Stenford 1953 yilda,yordamida parishon magnit konfiguratsiyasi. Madey 43 MeV elektron nuridan foydalangan va signalni kuchaytirish uchun 5 m uzunlikdagi tebranish moslamasi.
Elektronlar to`dasi oqimining ilgarilanma xarakati kinetik energiyasi yordamida majburiy elektromagnit nurlanishi olish mumkin. Ushbu nurlanish klassik qurilmalar hisoblanuvchi “yuguruvchi to`lqin lampasi” tezlatkichlar, siklotronlar, klistron va magnetron kabi qurilmalarda amalga oshiriladi. Majburiy nurlanishni olishni amalga oshirgan qurilmalarni lazer deb ataganimiz uchun bu kabi qurilmalarni “erkin eletronli lazer” yoki “elektron oqimli lazer” va yoki sodda qilib “elektron lazer” deb ataladi.
Erkin elektronli lazerlarni hosil qilishda o`ta yuqori chastotali vakuum elektronikasi qurilmalarining asosiy qismlarining o`lchamlari hosil qilinadigan nurlanish to`lqin uzunligi bilan solishtirarli bo`ladi.Elektrodinamik rezonator strukturasining tebranish sistemasining bir xil qismida elektron to`dasi yuqori chastotali elektr yoki magnit maydoni bilan o`zaro ta‟sirlashib, elektron kinetik energiyasini nurlanishga beradi. Elektronlarning rezonans strukturani bir elementidan o`tish vaqti hosil bo`lgan nurlanish davri tartibida bo`ladi. O`ta yuqori chastotali vakuum elektronikasi generatorlarida energiyasi damlanayotgan elektromagnit to`lqini va elektronning fazodagi siljishi orasida sinxronlik (bir xillik) holatiga erishiladi. Sinxronlikka erishilganda elektronlar oqimibilan eletromagnit to`lqini o`zaro ta‟sirlashishi natijasida elektronlar to`dasi “elektronlarning fazoviy guruhi” hosil bo`ladi.
Elektron to’dasini hosil qilish. Elektronlar to’dasini hosil qilish uchun qurilmalardan ma’lum yo’nalishda sekinlantirilan elekrtomagnit to’lqinni olib, uning bu yo’nalishdagi tezligi elektronlar to`dasi tezligi bilan bir xillashtiriladi.
Tadqiqotchilar alternativa sifatida erkin elektron lazerlarni o'rganishdi sinxrotron oqsil kristallografiyasining ish kuchi bo'lgan yorug'lik manbalari va hujayra biologiyasi.Juda yorqin va tez rentgen nurlari yordamida oqsillarni tasvirlash mumkin rentgen kristallografiyasi. Ushbu usul oqsillarni birinchi marta tasvirlashga imkon beradi, ular stakka tushmaydi, ular odatdagi usullar bilan tasvirlashga imkon beradi, oqsillarning umumiy sonining 25%. 0,8 nm piksellar soniga 30 puls davomiyligi erishildi femtosekundlar. Aniq ko'rinishga ega bo'lish uchun 0,1-0,3 nm piksellar sonini talab qilinadi. Pulsning qisqa muddatlari molekulalar yo'q qilinishidan oldin rentgen difraksiyasi naqshlarining tasvirlarini yozib olishga imkon beradi. Yorqin, tezkor rentgen nurlari Linak kogerent yorug'lik manbai SLAC-da. 2014 yilga kelib LCLS dunyodagi eng kuchli rentgen FEL hisoblanadi. Keyingi avlod FEL manbalarining takrorlanish stavkalari ko'payganligi sababli Evropa XFEL, shuningdek, kutilayotgan difraksiya naqshlarining miqdori sezilarli darajada ko'payishi kutilmoqda. [23] Difraktsiya naqshlari sonining ko'payishi mavjud tahlil usullariga katta yukni keltirib chiqaradi. Bunga qarshi kurashish uchun FELning odatiy rentgenologik tajribalari natijasida hosil bo'ladigan juda katta ma'lumotlarni saralash uchun bir necha usullar o'rganildi. Turli xil usullar samarali ekanligi aniqlangan bo'lsa-da, aniq zarracha rentgen FELni to'liq takrorlash tezligida suratga olish uchun yo'l ochish uchun, keyingi rezolyutsiya inqilobiga erishish uchun bir nechta muammolarni engib o'tish kerak.
Yangi biomarkerlar metabolik kasalliklar uchun: infraqizil ion spektroskopiyasini birlashtirganda selektivlik va sezgirlikdan foydalanish mass-spektrometriya olimlar qon yoki siydik singari biologik namunalarda kichik molekulalarning tizimli barmoq izini taqdim etishlari mumkin. Ushbu yangi va noyob metodologiya yanada yaxshiroq tushunish uchun qiziqarli yangi imkoniyatlarni yaratmoqda metabolik kasalliklar va yangi diagnostika va terapevtik strategiyalarni ishlab chiqish.