Экскурсия по государству ИЯФ: да будет свет! (Продолжение)

Главное достоинство нашего лазера в том, что он позволяет менять длину волны излучения в достаточно широком диапазоне – от 0,1 до 0,2 мм. Кроме того, в этой области у него самая большая в мире мощность излучения.

ЛСЭ состоит из двух частей: ускорителя-рекуператора и ондулятора. Если кратко изложить суть процессов, протекающих в ЛСЭ, то электронный пучок сначала разгоняется в ускорителе-рекуператоре. Потом, взаимодействуя с электромагнитной волной в ондуляторе, замедляется, отдавая свою энергию обратно в ускоряющую структуру ускорителя. Затем пучок попадает в поглотитель, где и «умирает смертью храбрых», исполнив свой долг – усилив электромагнитную волну в ондуляторе. Последняя, отразившись от зеркал оптического резонатора, взаимодействует уже с новым электронным пучком. Мощность электромагнитной волны возрастает и очень быстро – за какие-то миллисекунды – выходит на режим насыщения. Часть этой мощности, собственно лазерное излучение, и выводится пользователям для работы.

О нашем лазере можно говорить бесконечно, но лучше все посмотреть своими глазами, для чего отправляемся в «святая святых» ЛСЭ – ускорительный зал.

Лазер – источник электромагнитного излучения (инфракрасного, видимого и ультрафиолетового), основанный на вынужденном излучении атомов и молекул. По сравнению с другими источниками света излучение лазера монохроматично (находится в узком диапазоне длин волн) и высоконаправленно. Лазеры различаются способами накачки энергии и рабочей средой. В ЛСЭ рабочей средой являются электроны, разогнанные до релятивистских скоростей в ускорителе элементарных частиц

Бетонные стены ускорительного зала имеют трех-метровую толщину. Зачем такие толстые? Для обеспечения радиационной безопасности. Ведь во время работы ускорителя уровень радиации в зале становится опасным для людей.

Кстати сказать, на нашей установке с безопасностью полный порядок. Во-первых, перед включением ускорителя нажимаются кнопки оповещения персонала. Загробный голос любезно сообщит, что помещение необходимо покинуть. После этого, собрав ключи от всех дверей ускорительного зала, вы двигаетесь к месту сборки ключей. Вставляете их в щиток и поворачиваете. Только тогда возможен запуск установки. Вся процедура очень сильно напоминает фильмы про запуск ядерных ракет. Но если вы вдруг оказались недостаточно внимательны для того, чтобы услышать предупреждение и покинуть помещение, вам необходимо добраться изнутри до кнопки аварийного выключения установки либо выйти из зала по дополнительному змеевидному проходу.

Для установки тоже есть свои меры безопасности. Ведь только холя и лелея ее, можно получить немножечко драгоценного «света». В ЛСЭ на всех частях ускорителя установлены датчики температуры, поэтому если какая-то часть установки сильно перегреется, то компьютер, отвечающий за обработку сигналов с датчиков, даст знать о проблеме крайне неприятным звуком, проникающим прямо в душу. Так что не пройдет и мгновения, как оператор побежит устанавливать причины перегрева деталей машины. Кроме того, на установке стоят датчики тока пучка. Если ток на одном из участков теряется, то установка мгновенно выключится во избежание образования «дыр» в вакуумной камере.

На сегодняшний момент ЛСЭ может работать меняя длину волны излучения от 120 до 235 мкм. Лазеров в этом так называемом субмиллиметровом диапазоне частот очень мало, хотя именно этот диапазон в последнее время притягивает к себе внимание ученых во всем мире.

Внутрирезонаторная мощность составляет порядка 10 кВт, при этом пользователям выводится излучение мощностью до 400 Вт. В ускорительном зале сейчас работает первая однодорожечная очередь лазера. В дальнейшем планируется запустить вторую (четырехдорожечную) очередь лазера, где энергия электронного пучка будет достигать уже 50 МэВ. Это позволит менять длину волны в диапазоне от 5 до 200 мкм, причем мощность излучения, выводимого пользователям, будет достигать нескольких киловатт.

Кстати о пользователях… Это как раз те люди – физики, биологи, химики, – которые дают нам положительную обратную связь. Ведь в конечном итоге, любое сущее не должно оставаться вещью в себе. Поэтому именно пользователи «заказывают музыку», а физики должны исполнять роль если не гениальных, то хотя бы неплохих «музыкантов».

Закончить экскурсию по нашему Лазеру лучше как раз на пользовательских станциях. Именно здесь около каждого отдельного вывода субмиллиметрового диапазона излучения ученые могут собрать свои установки и провести необходимые эксперименты. Диапазон длин волн нашего лазера очень интересен для самых разных специалистов… И пока еще мало изучен – у нас и у нашего ЛСЭ все впереди.