Interested Article - Новосибирский лазер на свободных электронах

Новосибирский лазер на свободных электронах (ЛСЭ) — крупная установка для исследований в различных научных областях. Одна из основных пользовательских установок « Сибирского центра синхротронного и терагерцового излучения », расположенного в Академгородке Новосибирска .

История

В 2003 году была завершена первая очередь установки — запущен лазер терагерцевого диапазона, работающий на энергии 12 МэВ и длине волн 220-90 микрон. В 2009 году был задействован второй лазер, использующий электронные пучки с энергией 22 МэВ, излучение этого лазера находится в инфракрасном диапазоне (длина волн — 80-35 микрон). Ввод третьего лазера завершён в 2015 году, он действует на энергии 40 МэВ в диапазоне 5-15 микрон .

Описание

Частота излучения ЛСЭ может меняться в широких пределах терагерцового и инфракрасного областях спектра. Источником электронов в лазере служит многооборотный ускоритель с рекуперацией энергии, имеющий пять прямолинейных промежутков, три из которых оснащены лазерами на свободных электронах, функционирующими в разных диапазонах длин волн (для первого — 90–240 мкм, для второго — 37–80 мкм, для третьего — 5–20 мкм) .

Исследования

Лазер на свободных электронах используют для экспериментов в области биологии, медицины, физики, химии, материаловедения. Он позволяет исследовать возможность манипулирования намагниченностью мономолекулярных магнитов, с помощью него проводятся эксперименты с поглощением терагерцевого излучения в водных парах, изучается воздействие терагерцового излучения на биоорганизмы .

Биологические эксперименты

Облучение нейронов

При помощи ЛСЭ проводилось исследование по влиянию терагерцового излучения на живые клетки. Эксперимент проводил Александр Савельевич Ратушняк из Института вычислительных технологий СО РАН . Учёный фокусировал терагерцовое излучение на нейронах. Обычно данные клетки после извлечения их из организма и помещения в питательную среду начинают двигаться и объединяться в группы, создавая новую нейронную сеть, при этом у них возникают специальные отростки. Однако при воздействии терагерцовым излучением они какой-то период находились в неподвижном состоянии, а затем вместо отростков появились нетипичные для нейронов «щупальца». Кроме того, они стремились покинуть зону облучения .

Воздействие на мышечные ткани

Научные сотрудники из Института химической кинетики и горения , Института ядерной физики и НГМУ исследовали с помощью ЛСЭ влияние сфокусированного терагерцового излучения высокой мощности на мышечные ткани коровы и крысы, в результате облучения возникли специфические повреждения. Подобный эксперимент, проведённый на широко применяемом в медицине CO2-лазере, показал, что периодические повреждения мышечных волокон присущи лишь образцам, которые были облучены на ЛСЭ, в то время как CO2-лазер не дал аналогичных результатов .

Мономолекулярные магниты

Лазер на свободных электронах используется Международным томографическим центром СО РАН для исследования мономолекулярных магнитов, в будущем их планируют применять в обеспечении сверхвысокой плотности информационной записи на носитель. Результаты этих исследований были опубликованы в «Journal of Magnetic Resonance» .

Вредное воздействие на здоровье человека

В процессе работы с ЛСЭ у одного из научных работников на руке возникла миогенная контрактура . Поскольку терагерцовое излучение не видимо, о нём можно узнать только по наличию тепла. Сотрудник постоянно проверял присутствие луча рукой, в результате чего получил повреждение. Впрочем, через некоторое время функционирование верхней конечности было восстановлено .