fbpx
Wikipedia

Láser de electrones libres

Octubre 01, 2022

El láser de electrones libres o FEL (sigla de free-electron laser en inglés) es un láser que comparte las propiedades ópticas de láseres convencionales, es decir, la emisión de un haz coherente de radiación electromagnética que puede alcanzar una alta potencia, pero que se basa un principio físico totalmente diferente para generar el haz: En lugar de excitar electrones a diferentes niveles de energía atómicos o moleculares, un FEL usa un haz de electrones acelerados a velocidades relativistas como medio activo para generar el láser; estos electrones no están ligados a átomos, sino que se mueven libremente en un campo magnético, de ahí el término «electrón libre».[1]​

Láser de electrones libres FELIX (Nieuwegein)

John Madey construyó el primer láser de electrones libres en 1976. Actualmente existen más de una docena en funcionamiento o en construcción. Los láseres de electrones libres tienen el rango de frecuencias más amplio de todos los tipos de láser y son fácilmente sintonizables:[2]​ actualmente se pueden obtener longitudes de onda en una amplia parte del espectro electromagnético, desde las microondas, pasando por la radiación infrarroja, lavisible, ultravioleta y hasta rayos X.[3]​ Estos instrumentos son útiles para la investigación científica en física, química, biología, el desarrollo de nuevos materiales y tecnologías y tienen aplicaciones prácticas en medicina y la industria militar.

Historia

 
Diagrama de operación del FEL

El láser de electrones libres fue inventado por John Madey;[4]​ el primer prototipo fue construido en la universidad de Stanford en 1976.[5]​ La inspiración para el invento surgió de la investigación realizada por Hans Motz sobre los campos magnéticos periódicos conocidos como wigglers u onduladores, cruciales para generar el medio activo del láser de electrones. Madey utilizó un haz de electrones con una energía de 24 MeV y un wiggler de 5 m de longitud para amplificar la radiación. Al poco tiempo otros laboratorios empezaron a construir más láseres de este tipo. En 1992 se empezó a considerar la posibilidad de construir un FEL de rayos X. En 2009 empezó a funcionar el primero, LCLS (LINAC Coherent Light Source) en el Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC (California).[6]​ En 2011, se puso en marcha SACLA (SPring-8 Angstrom Compact Free Electron Laser) en Japón,[7]​ mientras que un tercero, el XFEL Europeo, se encuentra en construcción en Alemania.

Creación del haz láser

 
Ondulador de FELIX

Para generar la luz láser, se acelera un haz de electrones hasta que alcanza una velocidad cercana a la de la luz. Los electrones atraviesan un campo magnético periódico transversal, producido por dos hileras de imanes con orientación alternante de los polos. Esta configuración magnética se conoce con el nombre de ondulador, porque los electrones que lo atraviesan describen una trayectoria sinusoidal. La aceleración que los electrones experimentan al seguir esta trayectoria resulta en emisión de luz o radiación sincrotrón. Esta radiación interactúa a su vez con el haz de electrones y causa que estos se separen en grupos muy concentrados separados por una longitud de onda de la radiación (microbunching). Los electrones así agrupados emiten en fase, con lo cual las amplitudes de radiación emitida por cada electrón se suman y su intensidad total es el cuadrado de la que se obtendría en un ondulador convencional. Además la intensidad se amplificada exponencialmente a lo largo del ondulador hasta que se alcanza un régimen de saturación, en el que los electrones empiezan a absorber tanta energía de la radiación como la que suministran; los FEL están normalmente diseñados para que la longitud del ondulador coincida con la longitud en la que se llega a la saturación.[8]​

El proceso en el que el campo electromagnético causante de la separación espacial de los grupos de electrones es debido a la oscilación de los electrones mismos, se conoce como SASE —Self Amplified Spontaneous Emission o emisión espontánea auto-amplificada—. También se puede causar la separación del haz de electrones inyectando un haz de luz coherente junto con los electrones (seeding en inglés, o «sembrado»).[9]​ Existen varios métodos alternativos para efectuar el sembrado, como la generación de armónicos de alta ganancia —High Gain Harmonic Generation o HGHG— , en el que el campo «semilla» y el haz de electrones interactúan durante un número de ciclos durante los cuales la frecuencia de la luz se incrementa a un armónico superior,[10]​ o la generación de armónicos por eco —Echo-Enabled Harmonic Generation o EEHG—, que usa dos campos semilla.[11]​[12]​ El FEL FERMI fue el primero en implementar un sistema de sembrado,[13]​ seguido por LCLS.[14]​

Aceleradores

Véase también: Acelerador lineal
 
Cuadrupolo magnético en LCLS

El láser de electrones libre precisa el uso de un acelerador de electrones blindado con un escudo anti-radiactivo, ya que los electrones acelerados y la radiación que emiten son peligrosos. Los aceleradores están alimentados por un klistrón, que requiere un voltaje muy alto. El haz de electrones tiene que estar en un vacío para que no sea dispersado por materia o átomos presentes en la cavidad del láser. El vacío se mantiene gracias a numerosas bombas a lo largo del recorrido del haz. Para evitar que los electrones acelerados se dispersen y preservar la forma y tamaño del haz se utilizan lentes electromagnéticas, como cuadrupolos y sextupolos.

Propiedades del láser

Longitud de onda

La longitud de onda de la luz emitida se puede ajustar o sintonizar cambiando la energía del haz de electrones o el campo magnético del ondulador (por ejemplo, variando la distancia entre los imanes)

Coherencia

La radiación SASE es coherente espacialmente, pero no temporalmente, debido a que inicialmente los electrones no irradian en fase. La coherencia temporal se puede conseguir mediante el sembrado del haz de electrones.

Radiación pulsada

Una propiedad interesante de estos instrumentos es que la radiación no es continua, sino que está separada en pulsos de una duración entre nano y femtosegundos. Esto los hace apropiados para investigar procesos físicos o químicos que tienen lugar en escalas de tiempo muy rápidas.

Rayos-X

 
Imagen de la sección del haz de rayos X generado por el láser de electrones libres LCLS

La construcción de un FEL de rayos-X es particularmente complicada, debido a que el haz de electrones debe de estar muy colimado y concentrado para que el proceso de microbunching tenga lugar. En la práctica, longitudes de onda cerca de un ángstrom solo se pueden lograr utilizando aceleratores lineales de alta energía, como en SLAC (California) o DESY (Hamburgo)[15]​[16]​ En Spring-8, el FEL SACLA utiliza un acelerador lineal de alto gradiente combinado con onduladores de periodo corto.[17]​Los instrumentos en funcionamiento se basan en la emisión espontánea (SASE). En 2012, se demostró experimentalmente la posibilidad de usar la propia emisión del FEL para iniciar el proceso de multibunching, un proceso llamado self-seeding o «autosembrado», que permite generar luz totalmente coherente de longitud de onda corta.[14]​

Usos y aplicaciones

Medicina

El doctor Glenn Edwards y sus colegas del centro FEL de la universidad de Vanderbilt descubrieron en 1994 que los tejidos blandos como la piel, córnea y el tejido cerebral se pueden seccionar usando un FEl de longitudes de onda infrarrojas de unos 6,45 micrómetros, sin apenas infligir daños en el tejido circundante. En 1999, un equipo médico de Vanderbilt realizó la primera operación en un ser humano para extirpar un tumor cerebral usando un láser de electrones libres.[18]​ Desde entonces ha habido varios proyectos de construcción de láseres pulsados de pequeño tamaño sintonizables entre longitudes de onda de 6 y 7 micrómetros para operar en tejido blandos sin dañar las zonas circundantes.

En 2006, el doctor Rox Anderson, del Laboratorio Wellman de Fotomedicina de la Escuela Médica de Harvard y del Hospital General de Massachusetts presentó los primeros resultados del uso del láser de electrones libres para destruir el tejido graso subcutáneo sin dañar la piel.[19]​ Mientras que las radiaciones infrarrojas calientan el agua, con longitudes de onda de 915, 1210 y 1720 nanómetros, los lípidos se calientan más que el agua. Esta sensibilidad a la fototermólisis (termólisis por luz) de los tejidos adiposos a determinadas longitudes de onda se puede utilizar para tratar el acné, destruir los lípidos causantes de la celulitis y el exceso de grasa corporal, así como las placas arteriales que pueden dar lugar a la ateroesclerosis y enfermedades cardiovasculares.[20]​[21]​

Usos militares

La Armada de los Estados Unidos está evaluando la tecnología de láseres de electrones libres como misiles y armamento anti-aéreo. Se ha hecho mucho progreso en elevar la potencia del láser, hasta llegar por encima de los 14kW.[22]​ Se cree posible poder construir láseres compactos de una potencia de multi-megavatios para fines militares.[23]​ En 2009 la Oficina de Investigación Naval anunció que había concedido a Raytheon un contrato para el desarrollo de un FEL experimental de 100 kW.[24]​ En marzo de 2010, la compañía Boeing concluyó un diseño inicial para la Armada de los Estados Unidos;[25]​ La finalización del prototipo capaz de operar a plena potencia está prevista para 2018.[26]​

Ciencia de materiales y biología

 
Reconstrucción de la estructura tridimensional de una molécula en un FEL de rayos X (simulación). Con un pulso de unas poca decenas de femtosegundos es posible generar un patrón de difracción antes de la total destrucción de la molécula por el haz.

A longitudes de onda largas, los láseres de electrones libres se utilizan para explorar la propiedades dinámicas de materiales lejos de estados de equilibrio. Se han obtenido resultados importantes en electroóptica, —disciplina que estudia el cambio de las propiedades ópticas de los materiales sometidos a un campo eléctrico intenso—, control de estados cuánticos coherentes de los electrones, de importancia para el desarrollo de la computación cuántica, y física de materiales.

En el régimen del espectro ultravioleta destacan las aplicaciones en el campo de la microscopía electrónica de emisión, en las que el haz láser se utiliza para excitar fotoelectrones de la superficie de diversos materiales; el análisis de estos electrones resulta en importante información sobre las propiedades de la superficie, que resultan importantes para aplicaciones nanotecnológicas.[27]​

Los haces ultravioletas y de rayos-X de femto y picosegundos de duración se utilizan para investigar en detalle reacciones químicas y transiciones entre estados atómicos y moleculares que tienen lugar en una escala temporal similar a la duración del pulso del láser.[28]​

En 2011 se reconstruyeron las primeras imágenes de la estructura tridimensional de macromoléculas biológicas a partir de los patrones de difracción de partículas víricas y nanocristales de proteínas en el FEL de rayos X de Stanford. Estos experimentos son difíciles o imposibles de realizar en otras fuentes de rayos-X, como los sincrotrones, demasiado débiles para producir diffracción a partir de muestras de tan pequeño tamaño.[29]​

Láseres de rayos X atómicos

Los láseres de electrones de rayos X posibilitan la obtención de luz láser de alta energía mediante el proceso de inversión de población generado por la ionización de los electrones del orbital atómico de mayor energía. Este proceso, descrito teóricamente en 1967 se demostró por primera vez disparando a una cápsula de neón con un haz de rayos X del LCLS. El resultado es un haz muy monocromático, con una longitud de onda de 1,46 nm con coherencia espacial y temporal. Este tipo de láseres atómicos pueden ser muy útiles para experimentos espectroscópicos de alta resolución y estudios de efectos ópticos no lineales.[30]​[31]​

Véase también

Referencias

  1. Aboites, Vicente. «Sistemas láser específicos». Consultado el 27 de marzo de 2011. 
  2. F. J. Duarte, ed. (1995). «9». Tunable Lasers Handbook (en inglés). Academic, New York. 
  3. (en inglés). Archivado desde el original el 14 de junio de 2011. Consultado el 27 de marzo de 2011. 
  4. Madey, John (1971). Journal of Applied Physics (en inglés) 42: 1906. 
  5. Deacon, D.A.G.; Elias, L.R.; Madey, J.M.J.; Ramian, G.J.; Smith, T.I. (1977). Physics Review Letters (en inglés) 38: 892. 
  6. Hand, Eric (7 de octubre de 2009). «X-ray free-electron lasers fire up». Nature (en inglés) 461: 708. 
  7. «Cutting-Edge X-Ray Free Electron Laser Facility Unveiled in Japan». ScienceDaily (en inglés). 11 de abril de 2011. Consultado el 26 de julio de 2011. 
  8. Margaritondo, Giorgio; Ribica, Primoz Rebernik (2011). «A simplified description of X-ray free-electron lasers». Journal of Synchrotron Radiation (en inglés) 18: 101. 
  9. Huang, Zhirong; Kim, Kwang-Je (2007). «Review of x-ray free-electron laser theory». Physical Review Special Topics-Accelerators and Beams (en inglés) 10: 034801. 
  10. (en inglés). Hemlholz-Zentrum Berlin. Archivado desde el original el 4 de abril de 2009. Consultado el 10 de diciembre de 2012. 
  11. (en inglés). Shanghai Synchrotron Radiation Facility. Archivado desde el original el 4 de marzo de 2016. Consultado el 10 de diciembre de 2012. 
  12. Zhao, Z. T. et al (2012). «First lasing of an echo-enabled harmonic generation free-electron laser». Nature Photonics (en inglés) 6: 360-363. doi:10.1038/nphoton.2012.105. 
  13. «FERMI light source» (en inglés). Elettra-Sincrotrone Trieste. 19 de abril de 2012. Consultado el 10 de diciembre de 2012. 
  14. ↑ Amann, J. et al (2012). «Demonstration of self-seeding in a hard-X-ray free-electron laser» (PDF). Nature Photonics (en inglés) 6: 693-698. doi:10.1038/nphoton.2012.180. 
  15. «What is LCLS» (en inglés). Consultado el 4 de abril de 2011. 
  16. R. Brinkmann, K. Flöttmann, J. Roßbach, P. Schmüser, N. Walker, H. Weise (ed.). . TESLA Technical Design Report. PART II: The Accelerator. Archivado desde el original el 2 de enero de 2007. Consultado el 4 de abril de 2011. 
  17. Ishiwaka, T. et al (2012). «A compact X-ray free-electron laser emitting in the sub-ångström region». Nature Photonics (en inglés) 6: 540-544. doi:10.1038/nphoton.2012.141. 
  18. . Archivado desde el original el 6 de octubre de 2012. Consultado el 5 de abril de 2011. 
  19. «BBC health» (en inglés). 10 de abril de 2006. Consultado el 6 de abril de 2011. 
  20. «Dr. Rox Anderson treatment» (en inglés). Consultado el 7 de abril de 2011. 
  21. . Archivado desde el original el 28 de abril de 2010. Consultado el 7 de abril de 2011. 
  22. . Archivado desde el original el 10 de abril de 2011. Consultado el 7 de abril de 2011. 
  23. «Airbourne megawatt class free-electron laser for defense and security» (en inglés). Consultado el 7 de abril de 2011. 
  24. (en inglés). Archivado desde el original el 11 de febrero de 2009. Consultado el 7 de abril de 2011. 
  25. «Boeing Completes Preliminary Design of Free Electron Laser Weapon System» (en inglés). Consultado el 7 de abril de 2011. 
  26. «Breakthrough Laser Could Revolutionize Navy's Weaponry» (en inglés). Fox News. Consultado el 7 de abril de 2011. 
  27. Edwards, G.S.; Allen, S.J.; Haglund, R.F.; Nemanich, R.J.; Redlich, B.; Simon, J.D.; Yang, W.-C. (2005). (PDF). Photochemistry and Photobiology (en inglés) 81: 711-735. Archivado desde el original el 4 de marzo de 2011. Consultado el 26 de julio de 2011. 
  28. Fry, Alan; Danailov, Miltcho; Arrigone, Marco. (PDF) (en inglés). Archivado desde el original el 6 de octubre de 2011. Consultado el 28 de julio de 2011. 
  29. Gerstner, Ed (2011). «Free-electron lasers: X-ray crystallography goes viral». Nature Physics (en inglés) 7: 194. Consultado el 28 de julio de 2011. 
  30. Rohringer, Nina; Ryan, Duncan; London, Richard A.; Purvis, Michael; Albert, Felicie; Dunn, James; Bozek, John D.; Bostedt, Christoph; Graf, Alexander; Hill, Randal; Hau-Riege, Stefan P.; Rocca, Jorge J. (2012). «Atomic inner-shell X-ray laser at 1.46 nanometres pumped by an X-ray free-electron laser». Nature (en inglés). 481,: 488-491. doi:10.1038/nature10721. 
  31. SLAC National Accelerator Laboratory (25 de enero de 2012). (en inglés). Archivado desde el original el 13 de octubre de 2013. Consultado el 2 de febrero de 2012. 

Enlaces externos

  •   Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre láseres de electrones libres.
  •   Datos: Q586386
  •   Multimedia: Free-electron lasers / Q586386

Octubre 01, 2022
láser, electrones, libres, láser, electrones, libres, sigla, free, electron, laser, inglés, láser, comparte, propiedades, ópticas, láseres, convencionales, decir, emisión, coherente, radiación, electromagnética, puede, alcanzar, alta, potencia, pero, basa, pri. El laser de electrones libres o FEL sigla de free electron laser en ingles es un laser que comparte las propiedades opticas de laseres convencionales es decir la emision de un haz coherente de radiacion electromagnetica que puede alcanzar una alta potencia pero que se basa un principio fisico totalmente diferente para generar el haz En lugar de excitar electrones a diferentes niveles de energia atomicos o moleculares un FEL usa un haz de electrones acelerados a velocidades relativistas como medio activo para generar el laser estos electrones no estan ligados a atomos sino que se mueven libremente en un campo magnetico de ahi el termino electron libre 1 Laser de electrones libres FELIX Nieuwegein John Madey construyo el primer laser de electrones libres en 1976 Actualmente existen mas de una docena en funcionamiento o en construccion Los laseres de electrones libres tienen el rango de frecuencias mas amplio de todos los tipos de laser y son facilmente sintonizables 2 actualmente se pueden obtener longitudes de onda en una amplia parte del espectro electromagnetico desde las microondas pasando por la radiacion infrarroja lavisible ultravioleta y hasta rayos X 3 Estos instrumentos son utiles para la investigacion cientifica en fisica quimica biologia el desarrollo de nuevos materiales y tecnologias y tienen aplicaciones practicas en medicina y la industria militar Indice 1 Historia 2 Creacion del haz laser 2 1 Aceleradores 2 2 Propiedades del laser 2 3 Rayos X 3 Usos y aplicaciones 3 1 Medicina 3 2 Usos militares 3 3 Ciencia de materiales y biologia 3 4 Laseres de rayos X atomicos 4 Vease tambien 5 Referencias 6 Enlaces externosHistoria Editar Diagrama de operacion del FEL El laser de electrones libres fue inventado por John Madey 4 el primer prototipo fue construido en la universidad de Stanford en 1976 5 La inspiracion para el invento surgio de la investigacion realizada por Hans Motz sobre los campos magneticos periodicos conocidos como wigglers u onduladores cruciales para generar el medio activo del laser de electrones Madey utilizo un haz de electrones con una energia de 24 MeV y un wiggler de 5 m de longitud para amplificar la radiacion Al poco tiempo otros laboratorios empezaron a construir mas laseres de este tipo En 1992 se empezo a considerar la posibilidad de construir un FEL de rayos X En 2009 empezo a funcionar el primero LCLS LINAC Coherent Light Source en el Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC California 6 En 2011 se puso en marcha SACLA SPring 8 Angstrom Compact Free Electron Laser en Japon 7 mientras que un tercero el XFEL Europeo se encuentra en construccion en Alemania Creacion del haz laser Editar Ondulador de FELIX Para generar la luz laser se acelera un haz de electrones hasta que alcanza una velocidad cercana a la de la luz Los electrones atraviesan un campo magnetico periodico transversal producido por dos hileras de imanes con orientacion alternante de los polos Esta configuracion magnetica se conoce con el nombre de ondulador porque los electrones que lo atraviesan describen una trayectoria sinusoidal La aceleracion que los electrones experimentan al seguir esta trayectoria resulta en emision de luz o radiacion sincrotron Esta radiacion interactua a su vez con el haz de electrones y causa que estos se separen en grupos muy concentrados separados por una longitud de onda de la radiacion microbunching Los electrones asi agrupados emiten en fase con lo cual las amplitudes de radiacion emitida por cada electron se suman y su intensidad total es el cuadrado de la que se obtendria en un ondulador convencional Ademas la intensidad se amplificada exponencialmente a lo largo del ondulador hasta que se alcanza un regimen de saturacion en el que los electrones empiezan a absorber tanta energia de la radiacion como la que suministran los FEL estan normalmente disenados para que la longitud del ondulador coincida con la longitud en la que se llega a la saturacion 8 El proceso en el que el campo electromagnetico causante de la separacion espacial de los grupos de electrones es debido a la oscilacion de los electrones mismos se conoce como SASE Self Amplified Spontaneous Emission o emision espontanea auto amplificada Tambien se puede causar la separacion del haz de electrones inyectando un haz de luz coherente junto con los electrones seeding en ingles o sembrado 9 Existen varios metodos alternativos para efectuar el sembrado como la generacion de armonicos de alta ganancia High Gain Harmonic Generation o HGHG en el que el campo semilla y el haz de electrones interactuan durante un numero de ciclos durante los cuales la frecuencia de la luz se incrementa a un armonico superior 10 o la generacion de armonicos por eco Echo Enabled Harmonic Generation o EEHG que usa dos campos semilla 11 12 El FEL FERMI fue el primero en implementar un sistema de sembrado 13 seguido por LCLS 14 Aceleradores Editar Vease tambien Acelerador lineal Cuadrupolo magnetico en LCLS El laser de electrones libre precisa el uso de un acelerador de electrones blindado con un escudo anti radiactivo ya que los electrones acelerados y la radiacion que emiten son peligrosos Los aceleradores estan alimentados por un klistron que requiere un voltaje muy alto El haz de electrones tiene que estar en un vacio para que no sea dispersado por materia o atomos presentes en la cavidad del laser El vacio se mantiene gracias a numerosas bombas a lo largo del recorrido del haz Para evitar que los electrones acelerados se dispersen y preservar la forma y tamano del haz se utilizan lentes electromagneticas como cuadrupolos y sextupolos Propiedades del laser Editar Longitud de ondaLa longitud de onda de la luz emitida se puede ajustar o sintonizar cambiando la energia del haz de electrones o el campo magnetico del ondulador por ejemplo variando la distancia entre los imanes CoherenciaLa radiacion SASE es coherente espacialmente pero no temporalmente debido a que inicialmente los electrones no irradian en fase La coherencia temporal se puede conseguir mediante el sembrado del haz de electrones Radiacion pulsadaUna propiedad interesante de estos instrumentos es que la radiacion no es continua sino que esta separada en pulsos de una duracion entre nano y femtosegundos Esto los hace apropiados para investigar procesos fisicos o quimicos que tienen lugar en escalas de tiempo muy rapidas Rayos X Editar Imagen de la seccion del haz de rayos X generado por el laser de electrones libres LCLS La construccion de un FEL de rayos X es particularmente complicada debido a que el haz de electrones debe de estar muy colimado y concentrado para que el proceso de microbunching tenga lugar En la practica longitudes de onda cerca de un angstrom solo se pueden lograr utilizando aceleratores lineales de alta energia como en SLAC California o DESY Hamburgo 15 16 En Spring 8 el FEL SACLA utiliza un acelerador lineal de alto gradiente combinado con onduladores de periodo corto 17 Los instrumentos en funcionamiento se basan en la emision espontanea SASE En 2012 se demostro experimentalmente la posibilidad de usar la propia emision del FEL para iniciar el proceso de multibunching un proceso llamado self seeding o autosembrado que permite generar luz totalmente coherente de longitud de onda corta 14 Usos y aplicaciones EditarMedicina Editar El doctor Glenn Edwards y sus colegas del centro FEL de la universidad de Vanderbilt descubrieron en 1994 que los tejidos blandos como la piel cornea y el tejido cerebral se pueden seccionar usando un FEl de longitudes de onda infrarrojas de unos 6 45 micrometros sin apenas infligir danos en el tejido circundante En 1999 un equipo medico de Vanderbilt realizo la primera operacion en un ser humano para extirpar un tumor cerebral usando un laser de electrones libres 18 Desde entonces ha habido varios proyectos de construccion de laseres pulsados de pequeno tamano sintonizables entre longitudes de onda de 6 y 7 micrometros para operar en tejido blandos sin danar las zonas circundantes En 2006 el doctor Rox Anderson del Laboratorio Wellman de Fotomedicina de la Escuela Medica de Harvard y del Hospital General de Massachusetts presento los primeros resultados del uso del laser de electrones libres para destruir el tejido graso subcutaneo sin danar la piel 19 Mientras que las radiaciones infrarrojas calientan el agua con longitudes de onda de 915 1210 y 1720 nanometros los lipidos se calientan mas que el agua Esta sensibilidad a la fototermolisis termolisis por luz de los tejidos adiposos a determinadas longitudes de onda se puede utilizar para tratar el acne destruir los lipidos causantes de la celulitis y el exceso de grasa corporal asi como las placas arteriales que pueden dar lugar a la ateroesclerosis y enfermedades cardiovasculares 20 21 Usos militares Editar La Armada de los Estados Unidos esta evaluando la tecnologia de laseres de electrones libres como misiles y armamento anti aereo Se ha hecho mucho progreso en elevar la potencia del laser hasta llegar por encima de los 14kW 22 Se cree posible poder construir laseres compactos de una potencia de multi megavatios para fines militares 23 En 2009 la Oficina de Investigacion Naval anuncio que habia concedido a Raytheon un contrato para el desarrollo de un FEL experimental de 100 kW 24 En marzo de 2010 la compania Boeing concluyo un diseno inicial para la Armada de los Estados Unidos 25 La finalizacion del prototipo capaz de operar a plena potencia esta prevista para 2018 26 Ciencia de materiales y biologia Editar Reconstruccion de la estructura tridimensional de una molecula en un FEL de rayos X simulacion Con un pulso de unas poca decenas de femtosegundos es posible generar un patron de difraccion antes de la total destruccion de la molecula por el haz A longitudes de onda largas los laseres de electrones libres se utilizan para explorar la propiedades dinamicas de materiales lejos de estados de equilibrio Se han obtenido resultados importantes en electrooptica disciplina que estudia el cambio de las propiedades opticas de los materiales sometidos a un campo electrico intenso control de estados cuanticos coherentes de los electrones de importancia para el desarrollo de la computacion cuantica y fisica de materiales En el regimen del espectro ultravioleta destacan las aplicaciones en el campo de la microscopia electronica de emision en las que el haz laser se utiliza para excitar fotoelectrones de la superficie de diversos materiales el analisis de estos electrones resulta en importante informacion sobre las propiedades de la superficie que resultan importantes para aplicaciones nanotecnologicas 27 Los haces ultravioletas y de rayos X de femto y picosegundos de duracion se utilizan para investigar en detalle reacciones quimicas y transiciones entre estados atomicos y moleculares que tienen lugar en una escala temporal similar a la duracion del pulso del laser 28 En 2011 se reconstruyeron las primeras imagenes de la estructura tridimensional de macromoleculas biologicas a partir de los patrones de difraccion de particulas viricas y nanocristales de proteinas en el FEL de rayos X de Stanford Estos experimentos son dificiles o imposibles de realizar en otras fuentes de rayos X como los sincrotrones demasiado debiles para producir diffraccion a partir de muestras de tan pequeno tamano 29 Laseres de rayos X atomicos Editar Los laseres de electrones de rayos X posibilitan la obtencion de luz laser de alta energia mediante el proceso de inversion de poblacion generado por la ionizacion de los electrones del orbital atomico de mayor energia Este proceso descrito teoricamente en 1967 se demostro por primera vez disparando a una capsula de neon con un haz de rayos X del LCLS El resultado es un haz muy monocromatico con una longitud de onda de 1 46 nm con coherencia espacial y temporal Este tipo de laseres atomicos pueden ser muy utiles para experimentos espectroscopicos de alta resolucion y estudios de efectos opticos no lineales 30 31 Vease tambien EditarAnexo Laseres de electrones libres Ondulador Radiacion sincrotronReferencias Editar Aboites Vicente Sistemas laser especificos Consultado el 27 de marzo de 2011 F J Duarte ed 1995 9 Tunable Lasers Handbook en ingles Academic New York New Era of Research Begins as World s First Hard X ray Laser Achieves First Light en ingles Archivado desde el original el 14 de junio de 2011 Consultado el 27 de marzo de 2011 Madey John 1971 Journal of Applied Physics en ingles 42 1906 Deacon D A G Elias L R Madey J M J Ramian G J Smith T I 1977 Physics Review Letters en ingles 38 892 Hand Eric 7 de octubre de 2009 X ray free electron lasers fire up Nature en ingles 461 708 Cutting Edge X Ray Free Electron Laser Facility Unveiled in Japan ScienceDaily en ingles 11 de abril de 2011 Consultado el 26 de julio de 2011 Margaritondo Giorgio Ribica Primoz Rebernik 2011 A simplified description of X ray free electron lasers Journal of Synchrotron Radiation en ingles 18 101 Huang Zhirong Kim Kwang Je 2007 Review of x ray free electron laser theory Physical Review Special Topics Accelerators and Beams en ingles 10 034801 Seeded Free Electron Lasers en ingles Hemlholz Zentrum Berlin Archivado desde el original el 4 de abril de 2009 Consultado el 10 de diciembre de 2012 A novel principle of seeded free electron lasers demonstrated at SINAP en ingles Shanghai Synchrotron Radiation Facility Archivado desde el original el 4 de marzo de 2016 Consultado el 10 de diciembre de 2012 Zhao Z T et al 2012 First lasing of an echo enabled harmonic generation free electron laser Nature Photonics en ingles 6 360 363 doi 10 1038 nphoton 2012 105 FERMI light source en ingles Elettra Sincrotrone Trieste 19 de abril de 2012 Consultado el 10 de diciembre de 2012 a b Amann J et al 2012 Demonstration of self seeding in a hard X ray free electron laser PDF Nature Photonics en ingles 6 693 698 doi 10 1038 nphoton 2012 180 What is LCLS en ingles Consultado el 4 de abril de 2011 R Brinkmann K Flottmann J Rossbach P Schmuser N Walker H Weise ed 3 TESLA Technical Design Report PART II The Accelerator Archivado desde el original el 2 de enero de 2007 Consultado el 4 de abril de 2011 Ishiwaka T et al 2012 A compact X ray free electron laser emitting in the sub angstrom region Nature Photonics en ingles 6 540 544 doi 10 1038 nphoton 2012 141 Laser light from Free Electron Laser used for first time in human surgery Archivado desde el original el 6 de octubre de 2012 Consultado el 5 de abril de 2011 BBC health en ingles 10 de abril de 2006 Consultado el 6 de abril de 2011 Dr Rox Anderson treatment en ingles Consultado el 7 de abril de 2011 Crean un rayo laser para eliminar la grasa sin danar la piel Archivado desde el original el 28 de abril de 2010 Consultado el 7 de abril de 2011 Jefferson Lab FEL Archivado desde el original el 10 de abril de 2011 Consultado el 7 de abril de 2011 Airbourne megawatt class free electron laser for defense and security en ingles Consultado el 7 de abril de 2011 Raytheon Awarded Contract for Office of Naval Research s Free Electron Laser Program en ingles Archivado desde el original el 11 de febrero de 2009 Consultado el 7 de abril de 2011 Boeing Completes Preliminary Design of Free Electron Laser Weapon System en ingles Consultado el 7 de abril de 2011 Breakthrough Laser Could Revolutionize Navy s Weaponry en ingles Fox News Consultado el 7 de abril de 2011 Edwards G S Allen S J Haglund R F Nemanich R J Redlich B Simon J D Yang W C 2005 Applications of Free Electron Lasers in the Biological and Material Sciences PDF Photochemistry and Photobiology en ingles 81 711 735 Archivado desde el original el 4 de marzo de 2011 Consultado el 26 de julio de 2011 Fry Alan Danailov Miltcho Arrigone Marco Ultrafast Lasers Free electron lasers thrive from synergy with ultrafast laser systems PDF en ingles Archivado desde el original el 6 de octubre de 2011 Consultado el 28 de julio de 2011 Gerstner Ed 2011 Free electron lasers X ray crystallography goes viral Nature Physics en ingles 7 194 Consultado el 28 de julio de 2011 Rohringer Nina Ryan Duncan London Richard A Purvis Michael Albert Felicie Dunn James Bozek John D Bostedt Christoph Graf Alexander Hill Randal Hau Riege Stefan P Rocca Jorge J 2012 Atomic inner shell X ray laser at 1 46 nanometres pumped by an X ray free electron laser Nature en ingles 481 488 491 doi 10 1038 nature10721 SLAC National Accelerator Laboratory 25 de enero de 2012 Scientists Create First Atomic X ray Laser en ingles Archivado desde el original el 13 de octubre de 2013 Consultado el 2 de febrero de 2012 Enlaces externos Editar Wikimedia Commons alberga una categoria multimedia sobre laseres de electrones libres Esta obra contiene una traduccion parcial derivada de Free electron laser de Wikipedia en ingles concretamente de esta version publicada por sus editores bajo la Licencia de documentacion libre de GNU y la Licencia Creative Commons Atribucion CompartirIgual 3 0 Unported Capitulo especifico dedicado a los XFEL incluido en la web para la ensenanza de la Cristalografia CSIC Datos Q586386 Multimedia Free electron lasers Q586386 Obtenido de https es wikipedia org w index php title Laser de electrones libres amp oldid 144915751, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

español

, española, descargar, gratis, descargar gratis, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, imagen, música, canción, película, libro, juego, juegos