04/02/2013 - UPM-Forscher öffnen einen neuen Weg zur Gewinnung von Lasern mit hoher Leistung

Menéame

Erhalten Röntgenlaser Die Verwendung eines viel weniger kostspieligen Heißplasmaverstärkers in XFEL-Anlagen ist nach einer Studie möglich, die von einem internationalen Forscherteam durchgeführt wurde, an dem Experten aus der Polytechnische Universität Madrid (UPM).

Die Entdeckung dieses Teams von Wissenschaftlern aus Frankreich (LOA, Paris), Portugal (GoLP, Lissabon) und Spanien (Institut für Kernfusion der UPM, Madrid) ist besonders bedeutsam, da sie die Kosten für diese Laser stark senken und einen Vor- und einen Nachgeschmack auf ihre Betriebsprozesse ausmachen würden.

Obwohl die Tatsache, dass FEL-basierte Röntgenlaser sehr hohe Energiewerte liefern und für mehrere verschiedene Anwendungen verwendet werden können, in der wissenschaftlichen Gemeinschaft gut etabliert ist, machen die enormen Kosten für die Anlagen, die sie zum Betrieb benötigen, sie zu einer Minderheit. Tatsächlich gibt es weltweit nur 4 Standorte, an denen mit solchen Lasern gearbeitet wird, da der Preis zwischen 100 und 1 Mrd. EUR liegt.

Die Verwendung eines heißen Plasmas, das wiederum durch einen Infrarotlichtlaser erzeugt wird, um Röntgenstrahlen zu erhalten, ist viel weniger kostspielig und ist eine Technik, die bereits seit Jahrzehnten eingesetzt wird, obwohl die Energie, die es produzierte, bisher niedriger war. Forscher der UPM, darunter Eduardo Oliva (jetzt im LOA und Hauptautor) und Pedro Velarde, schlagen vor, die Technik Chirped Pulse Amplization (CPA) anzupassen, um die Pumpdynamik der Plasmalaser zu nutzen.

"Die Idee, die wir vorschlagen, ist es, den anfänglichen Puls des Lichts zu verlängern, damit die Energieverstärkerkapazität des Plasmas besser genutzt werden kann. Am Ausgang des Verstärkers wird die Pulszeit wieder auf das Original verkürzt und die Intensität erhöht," erklärt Velarde. Die Dehnung und Kontraktion des Lichtpulses (die Energiequelle) erfolgt mit speziellen Debrechnetzen und ermöglicht die höchste Energiegewinnung. Diese Technik ist in PW Laseranlagen (z. B. in der CLPU, Salamanca) üblich, wenn auch zu einem anderen Zweck.

Mehrere Anwendungen

Weiche Röntgenlaser sind für die Untersuchung der Materie und insbesondere für die Diagnose von Materialien, die hohen Strahlungsströmen ausgesetzt sind, für die Veränderung von Materialien auf Nanoebene und für Studien bestimmt, anhand deren sich die Verhaltensmuster von Nanomaterialien bei Stress vorhersagen lassen.

Darüber hinaus können mit einer Leistung von Dutzenden von GW ultradichte Plasmae erzeugt und ihr Verhalten untersucht werden. Die außergewöhnlichen Kohärenzeigenschaften des Lichtstrahls dieser Laserart und ihrer kurzen Wellenlänge können für die Diagnose dichter Plasmae verwendet werden, die typisch für Fusionsanlagen sind, oder, im medizinischen Bereich, zur Erzeugung von Proteinholographien. Die Anwendung dieser Laser für die selektive Zerstörung von Tumorzellen wird vor kurzem in Erwägung gezogen.

Die von den Forschern der UPM durchgeführte Studie wurde im Rahmen der Oktober-Nummer Nature Photonics, eine der wichtigsten wissenschaftlichen Zeitschriften in diesem Bereich auf internationaler Ebene.

Bild (UPM-Quelle): Plasma Röntgen

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