Fakulteta za podiplomski študij

Osnove delovanja laserjev na proste elektrone

Predmet se izvaja v programu:
Podiplomski študijski program Fizika (tretja stopnja)

Cilji in kompetence

Študenti bodo spoznali mehanizem generacije in lastnosti svetlobe, ki jo proizvajajo laserji na proste elektrone (LPEji).

Poudarek bo na razlikah med lastnostmi sunkov, ki jih proizvedejo LPEji, ki delujejo na principu ojačane spontane emisije in tistimi, ki jih proizvedejo LPEji, pri katerih emisijo proži semenski laser.

Cilj predmeta je študentom podati osnovno fizikalno ozadje delovanja LPEjev.

Štiudenti bodo spoznali možnosti uporabe LPEjev na področjih, kot so biologija in znanost o materialih.

Pogoji za vključitev v delo oz.
za opravljanje študijskih obveznosti

/

Vsebina

Izvori sevanja:

Dipol.

Undulator.

Wiggler.

Laserji na proste elektrone (LPEji)

LPE, ki temelji na principu ojačane spontane emisije.

LPE, pri katerem emisijo proži semenski laser.

LPE, ki deluje na principu generacije visokih harmonikov.

LPE, ki deluje na principu EEHG.

Uporaba laserjev na proste elektrone:

Femtosekundna nanokristalografija. Koherentno rentgensko difrakcijsko slikanje.

Časovno ločljivi poskusi.

Predvideni študijski rezultati

Znanje in razumevanje:

Študenti bodo poučeni o fizikalnem mehanizmu generacije ter o lastnostih svetlobe, ki jo proizvajajo LPEji. Seznanjeni bodo z različnimi možnostmi uporabe laserskih sunkov, ki jih proizvajajo LPEji.

Temeljna literatura in viri

1. P Luchini, H Motz, Undulators and free-electron lasers, Oxford [England]: Clarendon Press; New York : Oxford University Press, 1990.

2. R. Bonifacio, F. Casagrande, G. Cerchioni, L. de Salvo Souza, P. Pierini, N. Piovella, Physics of the high-gain FEL and superradiance, La Rivista del Nuovo Cimento 13, 1 (1990)

3. G. Margaritondo, Primož Rebernik Ribič, A simplified description of X-ray free-electron lasers, Journal of Synchrotron Radiation 18, 101 (2011)

4. Primož Rebernik Ribič, Giorgio Margaritondo, Status and prospects of x-ray free-electron lasers (X-FELs): a simple presentation, Journal of Physics D: Applied Physics 45, 213001 (2012)

5. C. Pellegrini, A. Marinelli, and S. Reiche, The physics of x-ray free-electron lasers, Rev. Mod. Phys. 88, 015006 (2016)

Načini ocenjevanja

Seminarska naloga, predstavitev. (50/50)

Reference nosilca

Docent s področja fizike na Univerzi v Novi Gorici.

1. REBERNIK RIBIČ, Primož, ABRAMI, Alessandro, BADANO, Laura, BOSSI, Maurizio, BRAUN, Hans-Heinrich, BRUCHON, Niky, CAPOTONDI, Flavio, CASTRONOVO, Davide, CAUTERO, Marco, CINQUEGRANA, Paolo, DE NINNO, Giovanni, et al. Coherent soft X-ray pulses from an echo-enabled harmonic generation free-electron laser. Nature photonics. 2019, str. 1-8, ilustr. ISSN 1749-4885.

2. TANAKA, Takashi, REBERNIK RIBIČ, Primož. Shortening the pulse duration in seeded free-electron lasers by chirped microbunching. Optics express. 2019, vol. 27, no. 21, str. 30875-30892. ISSN 1094-4087.

3. REBERNIK RIBIČ, Primož, DE NINNO, Giovanni, et al. Extreme-ultraviolet vortices from a free-electron laser. Physical review. X. 2017, vol. 7, iss. 3, str. 031036-1-031036-9, ilustr. ISSN 2160-3308.

4. GAUTHIER, David, REBERNIK RIBIČ, Primož, DE NINNO, Giovanni, ALLARIA, Enrico, CINQUEGRANA, Paolo, BOJANOV DANAILOV, Miltcho, DEMIDOVICH, Alexander, FERRARI, Eugenio, GIANNESSI, Luca, MAHIEU, Benoît, PENCO, Giuseppe. Spectrotemporal shaping of seeded free-electron laser pulses. Physical review letters. [Print ed.]. 2015, vol. 115, no. 11, str. 114801-1-114801-5, ilustr. ISSN 0031-9007.

5. REBERNIK RIBIČ, Primož, GAUTHIER, David, DE NINNO, Giovanni. Generation of coherent extreme-ultraviolet radiation carrying orbital angular momentum. Physical review letters. [Print ed.]. 2014, vol. 112, no. 20, str. 203602-1-203602-5. ISSN 0031-9007.

Univerzitetna koda predmeta: 3FIi31

Letnik: 1

Predavatelj:

ECTS: 6

Obseg:

  • Predavanja: 30 ur
  • Seminar: 20 ur
  • Samostojno delo: 130 ur

Vrsta predmeta: izbirni

Jeziki: slovenski/angleški

Metode poučevanja in učenja:
predavanja in seminarji, ki jih bodo pripravili študenti pod mentorstvom predavatelja. študenti bodo imeli možnost obiska lpeja na sinhrotronu elettra.