4 июня 2018 года в Санкт-Петербурге состоялось открытие и пленарное заседание  Международного конгресса Laser&Photonics.

Второй докладчик Robert Feidenhans’l представил исследования, проводимые на Европейском рентгеновском лазере на свободных электронах European XFEL вГермании, докладом “Европейский XFEL – новые возможности для рентгеновской науки“.

Данный проект лазера на свободных электронах был начат в 2009 году, первый запуск лазера был реализован 1 июля 2017 года, и с этого времени удалось провести огромное количество экспериментов. В строительстве участвуют 12 стран (основные — Германия (вклад 58%) и Россия (27%)).

Европейский рентгеновский лазер на свободных электронах XFEL является самым ярким рентгеновским лазером в мире благодаря сверхпроводящему ускорителю, который производит до 27000 интенсивных, сверхкоротких импульсов в секунду. Ускоритель начали вводить в эксплуатацию в 2016 году. Первая генерация при сильных рентгеновских энергияхнаблюдалась в мае 2017 года, а системы фотонов начали вводить в эксплуатацию в середине 2017 года.

Источник: European XFEL https://media.xfel.eu/

Чтобы генерировать рентгеновские вспышки, пучки электронов сначала ускоряются до высоких энергий, а затем направляются через специальные устройства с магнитами (ондуляторы). При этом частицы испускают излучение, которое усиливается до тех пор, пока не будет создана чрезвычайно короткая и интенсивная рентгеновская вспышка. Основополагающий принцип генерации интенсивных импульсов рентгеновского лазера заключается в самоусиливающемся спонтанном излучении (SASE). Подробнее о том, как это работает.

Источник: European XFEL 

Европейский XFEL генерирует рентгеновское излучение со свойствами, аналогичными свойствам лазерного излучения. Задействовано несколько источников света с различными характеристиками. Подробнее об источниках света.

Первые эксперименты были запущены 14 сентября 2017 года. Это первый в мире лазер жёсткого рентгеновского излучения, основанный на технологии сверхпроводящих ускорителей и обеспечивающий не имеющий аналогов рентгеновский пучок, доступный для пользователей. Первые две установки на базе лазера, доступные для ученых для проведения экспериментов – это установка FXE для сверхбыстрой рентгеновской спектроскопии и рассеяния рентгеновских лучей, а также на прибор SPB/SFX для дифракционного изображения и структурного определения одиночных частиц, кластеров и биомолекул. В 2018/2019 году будут построены и введены в эксплуатацию еще четыре установки, охватывающие широкий круг научных областей.

В ходе своей лекции Robert Feidenhans’l осветил результаты первых экспериментов. Среди них – эксперименты по исследованию сверхбыстрых явлений, таких как образование или разрушение химических связей и сверхбыстрая структурная динамика молекул. Для проведения такого типа исследований используются схема по pump-probe спектроскопии, с ИК фемтосекундными импульсами в качестве источника накачки и XUV импульсами от FEL лазера в качестве зондирующего излучения, разделенных временной задержкой.

Для освещения результатов других экспериментов, на конференции “Laser Optics 2018” была организована отдельная секция.