Ένα εκατομμύριο παλμοί ανά δευτερόλεπτο:Πώς οι επιταχυντές σωματιδίων τροφοδοτούν λέιζερ ακτίνων Χ
Τα λέιζερ ακτίνων Χ είναι ένας τύπος λέιζερ που εκπέμπει εξαιρετικά έντονες δοκούς ακτίνων Χ. Χρησιμοποιούνται σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, συμπεριλαμβανομένης της απεικόνισης, της φασματοσκοπίας και της κρυσταλλογραφίας. Η ανάπτυξη λέιζερ ακτίνων Χ έγινε δυνατή από την πρόοδο της τεχνολογίας επιταχυντών σωματιδίων.
Σε ένα επιταχυντή σωματιδίων, τα φορτισμένα σωματίδια εγχέονται σε σωλήνα κενού και επιταχύνεται από μια σειρά ηλεκτρικών πεδίων. Τα ηλεκτρικά πεδία προκαλούν τα σωματίδια να αποκτήσουν ενέργεια και ταχύτητα. Καθώς τα σωματίδια ταξιδεύουν μέσω του επιταχυντή, υποβάλλονται επίσης σε μαγνητικά πεδία, τα οποία καθοδηγούν το μονοπάτι τους και τους εμποδίζουν να συγκρουστούν με τους τοίχους του σωλήνα κενού.
Ο πιο συνηθισμένος τύπος επιταχυντή σωματιδίων που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία λέιζερ ακτίνων Χ είναι ο γραμμικός επιταχυντής (Linac). Σε ένα linac, τα σωματίδια επιταχύνονται σε ευθεία γραμμή. Τα σωματίδια εγχέονται στο Linac σε χαμηλή ενέργεια και στη συνέχεια επιταχύνονται σε υψηλές ενέργειες καθώς ταξιδεύουν μέσω του μηχανήματος.
Ένας άλλος τύπος επιταχυντής σωματιδίων που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία λέιζερ ακτίνων Χ είναι το synchrotron. Σε ένα συγχρροτρόνιο, τα σωματίδια επιταχύνονται σε κυκλική διαδρομή. Τα σωματίδια εγχέονται στο συγχρροτρόνιο σε χαμηλή ενέργεια και στη συνέχεια επιταχύνονται σε υψηλές ενέργειες καθώς ταξιδεύουν γύρω από την κυκλική διαδρομή.
Η ενέργεια των σωματιδίων σε έναν επιταχυντή σωματιδίων μετράται σε ηλεκτρονικά (EV). Ένα ηλεκτρόνιο είναι η ποσότητα ενέργειας που αποκτάται από ένα ηλεκτρόνιο όταν επιταχύνεται μέσω μιας διαφοράς δυναμικού ενός βολτ. Η ενέργεια των σωματιδίων σε έναν επιταχυντή σωματιδίων μπορεί να κυμαίνεται από μερικά εκατομμύρια ηλεκτρονικά (MEV) σε αρκετά δισεκατομμύρια ηλεκτρονικά (GEV).
Η ισχύς ενός επιταχυντή σωματιδίων μετράται σε watts (W). Η ισχύς ενός επιταχυντή σωματιδίων προσδιορίζεται από την ενέργεια των σωματιδίων και τον αριθμό των σωματιδίων που επιταχύνονται ανά δευτερόλεπτο. Η ισχύς ενός επιταχυντή σωματιδίων μπορεί να κυμαίνεται από μερικές κιλοβάτ (KW) έως αρκετές megawatts (MW).
Οι επιταχυντές σωματιδίων είναι απαραίτητοι για τη δημιουργία λέιζερ ακτίνων Χ. Οι υψηλές ενέργειες και οι δυνάμεις των επιταχυντών σωματιδίων τους επιτρέπουν να παράγουν τις εξαιρετικά έντονες δοκούς ακτίνων Χ που απαιτούνται για εφαρμογές λέιζερ ακτίνων Χ.
Τα λέιζερ ακτίνων Χ είναι ένα ισχυρό εργαλείο για επιστημονική έρευνα και βιομηχανικές εφαρμογές. Η ανάπτυξη λέιζερ ακτίνων Χ έγινε δυνατή από την πρόοδο της τεχνολογίας επιταχυντών σωματιδίων.
