FELs, kohärente Röntgen- und Atomstrahlen

Zusammenfassung

In diesem Kapitel werden drei wissenschaftlich interessante Lasertypen beschrieben, die auf unterschiedlichen physikalischen Konzepten beruhen:

• Freie-Elektronen-Laser (FEL) beruhen auf der Lichtemission von Elektronenstrahlen in einem periodischen Magnetfeld. Damit lässt sich Strahlung im Spektralbereich vom Infraroten bis zum Röntgenlicht erzeugen, was den Emissionsbereich anderer Lasertypen bei weitem übertrifft. Mit dem Freie-Elektronen-Laser FLASH von der Großforschungseinrichtung DESY in Hamburg wurden im Jahre 2007 Wellenlängen bis 6 nm erzeugt.

• Kohärente XUV- und Röntgenstrahlung kann auch durch stimulierte Emission von Ionen in laserinduzierten Plasmen erzeugt werden. XUV oder EUV bedeutet „extremes UV“ mit Wellenlängen unter 100 nm, während Röntgenstrahlung Wellenlängen von 50 pm bis 10 nm bezeichnet. Die darin befindlichen Ionen hoher Ladungszahl zeichnen sich durch elektronische Zustände hoher Energie aus und bei Übergängen entsteht Röntgenstrahlung. Die kürzesten damit realisierten Wellenlängen liegen bei 4 nm.

• Im Jahre 1997 wurde erstmals die Erzeugung kohärenter Atomstrahlen realisiert. Dafür wurde ein „atomic laser“ oder „Atomlaser“ benutzt, wobei die Bezeichnung Laser hier nicht ganz korrekt ist, da kein Licht emittiert wird, sondern Atome.

Diese drei Lasertypen sind konzeptionell und auch bezüglich der Strahleigenschaften völlig verschieden und werden hier trotzdem in einem Kapitel dargestellt, um zukünftige Perspektiven aufzuzeigen.