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] .
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] .
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] .
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] .
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 muskelvävnadForskare 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] .
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] .
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] .