Novosibirsk fri elektronlaser

Novosibirsk Free Electron Laser (FEL) är en stor anläggning för forskning inom olika vetenskapliga områden. En av de viktigaste användaranläggningarna för " Siberian Center for Synchrotron and Terahertz Radiation ", beläget i Academgorodok i Novosibirsk [1] .

Historik

2003 slutfördes den första etappen av installationen - en terahertzlaser som arbetar med en energi på 12 MeV och en våglängd på 220-90 mikron lanserades. 2009 aktiverades en andra laser, med hjälp av elektronstrålar med en energi på 22 MeV, strålningen från denna laser är i det infraröda området (våglängd - 80-35 mikron). Driftsättningen av den tredje lasern slutfördes 2015, den arbetar med en energi på 40 MeV i intervallet 5-15 mikron [2] .

Beskrivning

FEL-emissionsfrekvensen kan variera över ett brett spektrum av terahertz- och infraröda områden i spektrumet. Elektronkällan i lasern är en flervarvsaccelerator med energiåtervinning, som har fem rätlinjiga gap, varav tre är utrustade med frielektronlasrar som arbetar i olika våglängdsområden (90–240 µm för den första, 37–80 µm för den andra, 37–80 µm för den tredje — 5–20 µm) [3] .

Forskning

En fri elektronlaser används för experiment inom biologi, medicin, fysik, kemi och materialvetenskap. Det låter dig utforska möjligheten att manipulera magnetiseringen av monomolekylära magneter, med hjälp av den utförs experiment med absorption av terahertzstrålning i vattenånga, effekten av terahertzstrålning på bioorganismer studeras [4] .

Biologiska experiment

Bestrålning av neuroner

Med hjälp av FEL genomfördes en studie om effekten av terahertzstrålning på levande celler. Experimentet utfördes av Alexander Savelievich Ratushnyak från Institute of Computational Technologies vid den sibiriska grenen av den ryska vetenskapsakademin . Forskaren fokuserade terahertzstrålning på neuroner. Vanligtvis börjar dessa celler, efter att ha tagits bort från kroppen och placerats i ett näringsmedium, att röra sig och förenas i grupper, vilket skapar ett nytt neuralt nätverk, medan de har speciella processer. Men när de exponerades för terahertzstrålning var de i ett stationärt tillstånd under en period, och istället för processer uppträdde "tentakler" som var atypiska för neuroner. Dessutom sökte man lämna strålningszonen [5] .

Effekter på muskelvävnad

Forskare från Institute of Chemical Kinetics and Combustion , Institute of Nuclear Physics och Novosibirsk State Medical University studerade effekten av fokuserad högeffekts terahertzstrålning på muskelvävnaderna hos kor och råttor med användning av FEL, och specifika skador uppstod som ett resultat av bestrålning . Ett liknande experiment, utfört på en CO2-laser som är allmänt använd inom medicin, visade att periodisk skada på muskelfibrer endast är inneboende i prover som bestrålades på FEL, medan CO2-lasern inte gav liknande resultat [6] .

Monomolekylära magneter

Den fria elektronlasern används av det internationella tomograficentret för den sibiriska grenen av den ryska vetenskapsakademin för studier av monomolekylära magneter, i framtiden är de planerade att användas för att ge en ultrahög densitet av informationsinspelning på en bärare . Resultaten av dessa studier har publicerats i Journal of Magnetic Resonance [7] [8] .

Skadliga effekter på människors hälsa

Under arbetet med FEL utvecklade en av forskarna myogen kontraktur på sin arm . Eftersom terahertzstrålning inte är synlig kan den bara kännas av närvaron av värme. Den anställde kontrollerade ständigt närvaron av strålen med handen, vilket resulterade i att han fick skada. Men efter en tid återställdes funktionen hos den övre extremiteten [5] .

Se även

Anteckningar

  1. En ny designundulator har utvecklats för Novosibirsks frielektronlaser. Institutet för kärnfysik uppkallat efter G. I. Budker SO PAH. Arkiverad 16 december 2019 på Wayback Machine den 11/06/2019.
  2. Sibiriska forskare var de första i världen som studerade effekten av terahertzstrålning på muskler. TASS. Arkiverad 16 december 2019 på Wayback Machine 2019-02-21.
  3. Novosibirsk fri elektronlaser: prestationer och framtidsutsikter. Vetenskapligt elektroniskt bibliotek. . Hämtad 16 december 2019. Arkiverad från originalet 16 december 2019.
  4. En ny design undulator för FEL har utvecklats. Vetenskap i Sibirien. Arkiverad 16 december 2019 på Wayback Machine den 11/06/2019.
  5. 1 2 Vad Novosibirsks fria elektronlaser kan göra. Nyheter om sibirisk vetenskap. Arkiverad 16 december 2019 på Wayback Machine den 17/05/2018.
  6. Novosibirsk-forskare undersökte effekten av kraftfull terahertzstrålning på muskelvävnad. Nyheter om sibirisk vetenskap. Arkiverad 16 december 2019 på Wayback Machine 2019-02-20.
  7. Novosibirsk fri elektronlaser uppgraderad för att studera magneter som är lika stora som en molekyl. International Tomographic Center SB RAS. . Hämtad 16 december 2019. Arkiverad från originalet 16 december 2019.
  8. X-band EPR-inställning med THz-ljusexcitering av Novosibirsk Free Electron Laser: Mål, medel, användbara extrafunktioner. Journal of Magnetic Resonance. . Hämtad 16 december 2019. Arkiverad från originalet 16 december 2019.