Изворни код странице Slobodno elektronski laser

[[File:FELIX.jpg|265px|thumb|Slobodno elektronski laser -{''FELIX''}- pri [[Radboud University Nijmegen|Radbound univerzitetu]], [[Najmegen]], [[Holandija]].]]

'''Slobodno elektronski laser''' ({{jez-eng-lat|free-electron laser - FEL}}) je vrsta [[laser]]a čiji se [[Active laser medium|laserski medijum]] se sastoji od elektrona veoma velike brzine koji se slobodno kreću kroz magnetnu strukturu,<ref name="huang">{{Cite journal | last1 = Huang | first1 = Z. | last2 = Kim | first2 = K. J. | doi = 10.1103/PhysRevSTAB.10.034801 | title = Review of x-ray free-electron laser theory | journal = Physical Review Special Topics: Accelerators and Beams | volume = 10 | issue = 3 | pages = 034801 | year = 2007 | pmid =  | pmc = |bibcode = 2007PhRvS..10c4801H }}</ref> otuda i termin ''slobodni elektron''.<ref>{{cite web |title=Southeastern Universities Research Association Thomas Jefferson National Accelerator Facility| url=https://www.jlab.org/free-electron-laser| accessdate=19. 11. 2015}}</ref> Slobodno elektronski laser se može [[tunable laser|podešavati]] i ima najširi [[frequency|frekvencijski]] opseg bilo kojeg tipa lasera,<ref>[[F. J. Duarte]] (Ed.), ''Tunable Lasers Handbook'' (Academic, New York, 1995) Chapter 9.</ref> trenutno u opsegu [[wavelength|talasnih dužina]], od [[microwave|mikrotalasa]], preko [[Терахерцно зрачење|terahercnog]] i [[infrared|infracrvenog]] zračenja, do [[visible spectrum|vidljivog spektra]], [[ultraviolet|ultraljubičastog]] i [[X-ray|rendgenskog]] zračenja.<ref>{{cite web |title=New Era of Research Begins as World's First Hard X-ray Laser Achieves "First Light" |publisher=SLAC National Accelerator Laboratory |date=21. 4. 2009 |accessdate=6. 11. 2013
| url=http://home.slac.stanford.edu/pressreleases/2009/20090421.htm}}</ref>

[[Image:FEL principle.png|400px|thumb|right|Shematska reprezentacija [[undulator|ondulatora]], u osnovi slobodno elektronskog lasera.]]
Slobodno elektronski laser je izumeo [[John Madey|Džon Mejdi]] 1971. godine na [[Stanford University|Stanfordskom univerzitetu]].<ref>C. Pellegrini, The history of X-ray free electron lasers, ''[[The European Physical Journal H]]'', October 2012, Volume 37, Issue 5, pp 659–708.  http://www.slac.stanford.edu/cgi-wrap/getdoc/slac-pub-15120.pdf</ref> Slobodno elektronski laser koristi tehnologiju koju su razvili [[Hans Motz|Hans Moc]] i njegovi saradnici, koji su 1953. godine na [[Univerzitet u Stanfordu|Stanfordu]] izgradili [[undulator|ondulator]],<ref>{{Cite journal | last1 = Motz | first1 = Hans | title = Applications of the Radiation from Fast Electron Beams | url = https://archive.org/details/sim_journal-of-applied-physics_1951-05_22_5/page/527 | doi = 10.1063/1.1700002 | journal = Journal of Applied Physics | volume = 22 | issue = 5 | pages = 527–535 | year = 1951 | pmid =  | pmc = |bibcode = 1951JAP....22..527M }}</ref><ref>{{Cite journal | last1 = Motz | first1 = H. | last2 = Thon | first2 = W. | last3 = Whitehurst | first3 = R. N. | doi = 10.1063/1.1721389 | title = Experiments on Radiation by Fast Electron Beams | url = https://archive.org/details/sim_journal-of-applied-physics_1953-07_24_7/page/826 | journal = Journal of Applied Physics | volume = 24 | issue = 7 | pages = 826 | year = 1953 | pmid =  | pmc = |bibcode = 1953JAP....24..826M }}</ref> koristeći magnetnu konfiguraciju [[Wiggler (synchrotron)|viglera]] koji je jedna od komponenti lasera sa slobodnim elektronima. Majdi je za pojačavanje signala koristio elektronski snop od 43 -{MeV}- [8] i 5 -{m}- dug.<ref>{{cite journal|title=Phys. Rev. Lett. 38, 892 (1977): First Operation of a Free-Electron Laser |journal=Physical Review Letters |volume=38 |issue=16 |pages=892–894 |publisher=Prl.aps.org |doi=10.1103/PhysRevLett.38.892 |year=1977 |last1=Deacon |first1=D. A. G. |last2=Elias |first2=L. R. |last3=Madey |first3=J. M. J. |last4=Ramian |first4=G. J. |last5=Schwettman |first5=H. A. |last6=Smith |first6=T. I. }}</ref>

== Stvaranje snopa ==
[[File:Undulator.FELIX.jpg|265px|thumb|Ondulator -{''FELIX''}-.]]

Da bi se stvorio FEL, snop [[elektron]]a se ubrzava do skoro [[speed of light|svetlosne brzine]]. Snop prolazi kroz periodično raspoređene [[magnet]]e sa naizmeničnim [[Дипол|polovima]] duž putanje snopa, što stvara [[magnetno polje]] od strane do strane. Pravac snopa naziva se longitudalnim pravcom, dok se pravac preko putanje snopa naziva transverzalnim. Ovaj niz magneta naziva se [[undulator|ondulator]] ili [[wiggler (synchrotron)|vigler]], jer zahvaljujući [[Лоренцова сила|Lorencovoj sili]] polja on prisiljava elektrone u snopu da se pomeraju poprečno, krećući se [[Синусоида|sinusoidnim]] putem oko ose ondulatora.

Poprečno ubrzanje elektrona duž ovog puta rezultira oslobađanjem [[foton]]a ([[Синхротронско зрачење|sinhrotronsko zračenje]]), koji su monohromatski, ali još uvek nekoherentni, jer elektromagnetni talasi iz randomno raspoređenih elektrona interferiraju konstruktivno i destruktivno u vremenu. Nastala snaga zračenja linearno se skalira sa brojem elektrona. Ogledala na svakom kraju odulatora stvaraju [[Optical cavity|optičku šupljinu]], uzrokujući zračenje da formira [[Normalni mod#Stacionarni talasi|stojeće talase]], ili alternativno spoljašnji pobuđivački laser je dostupan. Sinhrotronska radijacija postaje dovoljno snažna da poprečno [[električno polje]] snopa zračenja uzajamno djeluje sa poprečnom elektronskom strujom stvorenom sinusoidnim kretnjanjem, uzrokujući da neki elektroni steknu, a drugi izgube energiju u optičkom polju preko [[Ponderomotive force|ponderomotorne sile]].

Ova energetska modulacija evoluira u modulaciju elektronske gustine (struje) sa periodom jedne optičke talasne dužine. Elektroni su stoga longitudinalno grupisani u ''mikro snopove'', razdvojene jednom optičkom talasnom dužinom duž ose. Dok bi sam ondulator uzrokovao da elektroni zrače nezavisno (inkoherentno), radijacija koju emituju grupisani elektroni je u fazi, a polja se [[Coherence (physics)|koherentno]] sabiraju zajedno.

Intenzitet zračenja raste, uzrokujući dodatno mikronakupljanje elektrona, koji nastavljaju da zrače u fazi jedni s drugima.<ref>{{Cite journal | doi = 10.1088/0953-4075/38/9/023| title = X-ray free-electron lasers| journal = Journal of Physics B | volume = 38| issue = 9| pages = S799| year = 2005| last1 = Feldhaus | first1 = J. | last2 = Arthur | first2 = J. | last3 = Hastings | first3 = J. B. |bibcode = 2005JPhB...38S.799F | url = https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc883674/}}</ref> Ovaj proces se nastavlja sve dok elektroni ne budu potpuno mikrogrupisani i radijacija ne dostigne zasićenu snagu nekoliko redova veličine veću od one kod ondularnog zračenja.

Talasna dužina emitovanog zračenja može se lako podesiti prilagođavanjem energije elektronskog snopa ili jačine magnetnog polja ondulatora.

FEL su relativističke mašine. Talasna dužina emitovanog zračenja, <math>\lambda_r</math>, data je sa<ref>{{Cite journal | last1 = Huang | first1 = Z. | last2 = Kim | first2 = K.-J. | doi = 10.1103/PhysRevSTAB.10.034801 | title = Review of x-ray free-electron laser theory | journal = Physical Review Special Topics: Accelerators and Beams | volume = 10 | issue = 3 | pages = 034801 | year = 2007 | pmid =  | pmc = | bibcode = 2007PhRvS..10c4801H }}</ref>

: <math>\lambda_r = \frac{\lambda_u}{2 \gamma^2}\left(1+\frac{K^2}{2}\right)</math>

ili kad je parametar jačine viglera K, diskutovan ispod, mali

: <math>\lambda_r \propto \frac{\lambda_u}{2 \gamma^2}</math>

gde je <math>\lambda_u</math> ondulatorna talasna dužina (prostorni period magnetskog polja), <math>\gamma</math> je relativistički [[Lorentz factor|Lorencov faktor]] i  konstanta proporcionalnosti zavisi od ondulatorske geometrije i ona je reda veličine 1.

Ova formula se može razumeti kao kombinacija dva relativistička efekta. Može se zamisliti da se posmatra sa elektrona koji prolazi kroz ondulator. Zbog [[Length contraction|Lorencove kontrakcije]] ondulator je skraćen za <math>\gamma</math> faktor i elektron doživljava znatno kraću ondulatorsku talasnu dužinu <math>\lambda_u/\gamma</math>. Međutim, zračenje emitovano na ovoj talasnoj dužini posmatra se u laboratorijskom referentnom okviru  i [[Relativistic Doppler effect|relativistički Doplerov efekat]] dovodi drugi <math>\gamma</math> faktor u gornju formulu. Rigorozno izvođenje iz Makvelovih jednačina daje delitelj 2 i konstantu proporcionalnosti. U rendgenskom FEL tipična ondulatorska talasna dužina od 1 cm se transformiše do talasne dužine rendgenskih zraka reda veličine od 1 -{nm}- pomoću <math>\gamma</math> ≈ 2000, tj. elektroni moraju da putuju brzinom od 0,9999998-{''c''}-.

=== Viglerov parametar jačine K ===

{{mvar|K}}, [[Dimensionless quantity|bezdimenzioni]] parameter, definiše viglerovu jačinu kao odnos između dužine perioda i radijusa savijanja,

: <math>K = \frac{\gamma \lambda_u}{ 2 \pi \rho } = \frac{e B_0 \lambda_u}{2 \pi m_e c}</math>

gde je <math>\rho</math> radijus savijanja, <math>B_0 </math> je primenjeno magnetno polje, <math>m_e </math> je masa elektrona, i <math>e </math> je [[Количина елементарног наелектрисања|elementarno naelektrisanje]].

Izražen u praktičnim jedinicama, bezdimenzioni ondulatorski parametar je
<math>K=0.934 \cdot B_0\,\text{[T]} \cdot \lambda_u\,\text{[cm]}</math>.

=== Kvantni efekti ===

U većini slučajeva, teorija [[classical electromagnetism|klasičnog elektromagnetizma]] adekvantno obuhvata ponašanje slobodno elektronskih lasera.<ref name="fain">{{Cite journal | last1 = Fain | first1 = B. | last2 = Milonni | first2 = P. W. | authorlink2=Peter W. Milonni|doi = 10.1364/JOSAB.4.000078 | title = Classical stimulated emission | journal = Journal of the Optical Society of America B | volume = 4 | issue = 1 | pages = 78 | year = 1987 | pmid =  | pmc = |bibcode = 1987JOSAB...4...78F }}</ref> Za dovoljno kratke talasne dužine, [[quantum mechanics|kvantni efekti]] povrata elektrona i [[Electronic noise#Shot noise|elektronske buke]] mogu da postanu značajni.<ref>{{Cite book | last1 = Benson | first1 = S. | last2 = Madey | first2 = J. M. J. | doi = 10.1063/1.34633 | chapter = Quantum fluctuations in XUV free electron lasers | title = AIP Conference Proceedings | volume = 118 | pages = 173–182 | year = 1984 | pmid =  | pmc = }}</ref>

== Rendgenski laser bez ogledala ==

Nedostupnost materijala za pravljenje [[ogledalo|ogledala]] koja bi mogla da reflektuju ekstremne [[ultraviolet|ultraljubičaste]] i [[x-ray|rendgenske]] zrake znači da FEL-ovi na tim frekvencijama ne mogu da koriste [[resonant cavity|rezonantnu šupljinu]] kao ostali laseri, koji reflektuju zračenje, tako da ono izvrši višestruke prolaze kroz [[undulator|ondulator]]. Shodno tome, u rendgenskom FEL (XFEL) izlazni snop nastaje jednim prolaskom zračenja kroz ondulator, i mora biti dovoljno pojačanja tokom jednog prolaza da bi se proizveo adekvatno svetli snop.

Elektronski laseri bez rendgenskih zraka koriste duge ondulatore. Osnovni princip intenzivnih impulsa iz rendgenskog lasera leži u principu [[self-amplified spontaneous emission|samopojačane spontane emisije]] (-{SASE}-), što dovodi do mikro-grupisanja. Inicijalno su svi elektroni ravnomerno distribuirani i oni emituju samo nekoherentno spontano zračenje. Kroz interakciju ovog zračenja i elektronskih [[oscilacija]], oni prelaze u mikro-snopove razdvojene rastojanjem jednakim talasnoj dužini zračenja. Kroz ovu interakciju, svi elektroni u fazi počinju da emituju koherentno zračenje. Sva emitovana radijacija može se savršeno ojačati, pri čemu se talasni grebeni i korita uvek na najbolji mogući način prekrivaju jedan drugog. To rezultira eksponencijalnim povećanjem snage emitovanog zračenja, što dovodi do visokog intenziteta snopa i svojstava nalik na laser.<ref name="XFEL">{{cite web |title=XFEL information webpages |url=http://xfelinfo.desy.de/en/start/2/index.html |accessdate=21. 12. 2007 |archive-date=26. 06. 2007 |archive-url=https://web.archive.org/web/20070626214455/http://xfelinfo.desy.de/en/start/2/index.html |url-status= }}</ref> Primeri postrojenja koja rade na principu SASE FEL uključuju slobodni elektron LASer u Hamburgu ([[DESY#Particle Accelerators, Facilities and Experiments at DESY|-{FLASH}-]]), [[Linac Coherent Light Source|-{LCLS}-]] u [[SLAC National Accelerator Laboratory|Nacionalnoj akcelatorskoj laboratoriji SLAC]], [[European x-ray free electron laser|-{EuXFEL}-]] u Hamburgu,<ref>{{Cite journal|last=Doerr|first=Allison|date=novembar 2018|title=High-speed protein crystallography|url=|journal=Nature Methods |volume=15|issue=11 |pages=855 |doi=10.1038/s41592-018-0205-x|pmid=30377367}}</ref> [[SPring-8]] kompaktni SASE izvor (SCSS) u Japanu, -{[[SwissFEL]]}- pri [[Paul Scherrer Institute|Pol Šererovom institutu]] (Švajcarska), -{SACLA}- na -{[[RIKEN]]}- Harima institutu u Japanu i -{PAL-XFEL}- (Pohang akceleratorska rendgenska laboratorija slobodno-elektronskog lasera) u Koreji.

== Istraživanja ==

=== Biomedicinska istraživanja ===

==== Osnovna istraživanja ====

Istraživači su izučavali rendgenske lasere sa slobodnim elektronima kao alternativu [[sinhrotron]]skim izvorima svetlosti koji su bili primarno sredstvo kristalografije proteina i [[cell biology|ćelijske biologije]].<ref>{{cite journal | doi = 10.1126/science.355.6322.235 | volume=355 | title=Unique free electron laser laboratory opens in China | year=2017 | journal=Science | page=235 | last1 = Normile | first1 = Dennis| issue=6322 | pmid=28104847 | bibcode=2017Sci...355..235N }}</ref>

Izuzetno svetli i brzi rendgenski zraci mogu da snime proteine pomoću [[x-ray crystallography|rendgenske kristalografije]]. Ova tehnika omogućava prvo snimanje proteina koji se ne naslažu na način koji omogućava snimanje konvencionalnim tehnikama, što je 25% od ukupnog broja proteina. Rezolucije od 0,8 nm su postignute sa trajanjem impulsa od 30 [[femtosekund]]i. Da bi se dobio jasan pogled, potrebna je rezolucija od 0,1–0,3 nm. Kratko trajanje impulsa omogućava snimanje uzoraka difrakcije rendgenskih zraka pre nego što se molekuli unište.<ref>{{Cite journal|last1=Chapman|first1=Henry N.|last2=Caleman|first2=Carl|last3=Timneanu|first3=Nicusor|date=2014-07-17|title=Diffraction before destruction|url= |journal=Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences|volume=369|issue=1647|pages=20130313|doi=10.1098/rstb.2013.0313|pmc=4052855|pmid=24914146}}</ref> Svetli, brzi rendgenski zraci su proizvedeni u [[Linac Coherent Light Source|LINAC]] koherentnom izvoru svetlosti u SLAC-u. Od 2014. godine, LCLS je bio najmoćniji rendgenski FEL na svetu.<ref>{{cite journal|url=http://www.kurzweilai.net/super-bright-fast-x-ray-free-electron-lasers-can-now-image-single-layer-of-proteins |title=Super-bright, fast X-ray free-electron lasers can now image single layer of proteins |doi=10.1107/S2052252514001444 |pmid=25075325 |pmc=4062087 |access-date=2014-02-17 |volume=1 |issue=2 |journal=IUCrJ |pages=95–100|year=2014 |last1=Frank |first1=Matthias |last2=Carlson |first2=David B |last3=Hunter |first3=Mark S |last4=Williams |first4=Garth J |last5=Messerschmidt |first5=Marc |last6=Zatsepin |first6=Nadia A |last7=Barty |first7=Anton |last8=Benner |first8=W. Henry |last9=Chu |first9=Kaiqin |last10=Graf |first10=Alexander T |last11=Hau-Riege |first11=Stefan P |last12=Kirian |first12=Richard A |last13=Padeste |first13=Celestino |last14=Pardini |first14=Tommaso |last15=Pedrini |first15=Bill |last16=Segelke |first16=Brent |last17=Seibert |first17=M. Marvin |last18=Spence |first18=John C. H |last19=Tsai |first19=Ching-Ju |last20=Lane |first20=Stephen M |last21=Li |first21=Xiao-Dan |last22=Schertler |first22=Gebhard |last23=Boutet |first23=Sebastien |last24=Coleman |first24=Matthew |last25=Evans |first25=James E }}</ref>

Zbog povećane stope ponavljanja FEL izvora rendgenskih zraka sledeće generacije, kao što je evropski [[European XFEL|XFEL]], očekuje se da će se i očekivani broj difrakcionih obrazaca značajno povećati.<ref>{{Cite web|title=Facts and Figures|url=https://www.xfel.eu/facility/overview/facts_amp_figures/index_eng.html|access-date=2020-11-15|website=www.xfel.eu}}</ref> Povećanje broja difrakcionih obrazaca će dovesti do velikog opterećenja postojećim metodama analize. Da bi se ovo regulisalo, istraženo je nekoliko metoda za sortiranje ogromne količine podataka koje će generisati tipični rendgenski FEL eksperimenti.<ref>{{Cite journal|last1=Bobkov|first1=S. A.|last2=Teslyuk|first2=A. B.|last3=Kurta|first3=R. P.|last4=Gorobtsov|first4=O. Yu|last5=Yefanov|first5=O. M.|last6=Ilyin|first6=V. A.|last7=Senin|first7=R. A.|last8=Vartanyants|first8=I. A.|date=2015-11-01|title=Sorting algorithms for single-particle imaging experiments at X-ray free-electron lasers|url=http://scripts.iucr.org/cgi-bin/paper?yi5015|journal=Journal of Synchrotron Radiation|language=en|volume=22|issue=6|pages=1345–1352|doi=10.1107/S1600577515017348|pmid=26524297|bibcode=2015JSynR..22.1345B |issn=1600-5775}}</ref><ref>{{Cite journal|last1=Yoon|first1=Chun Hong|last2=Schwander|first2=Peter|last3=Abergel|first3=Chantal|last4=Andersson|first4=Inger|last5=Andreasson|first5=Jakob|last6=Aquila|first6=Andrew|last7=Bajt|first7=Saša|last8=Barthelmess|first8=Miriam|last9=Barty|first9=Anton|last10=Bogan|first10=Michael J.|last11=Bostedt|first11=Christoph|date=2011-08-15|title=Unsupervised classification of single-particle X-ray diffraction snapshots by spectral clustering|url=https://www.osapublishing.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-19-17-16542|journal=Optics Express|language=EN|volume=19|issue=17|pages=16542–16549|doi=10.1364/OE.19.016542|pmid=21935018|bibcode=2011OExpr..1916542Y|issn=1094-4087|doi-access=free}}</ref> Iako su se različite metode pokazale efikasnim, jasno je da je potrebno savladati nekoliko izazova da bi se otvorio put ka rendgenskom FEL imidžingu sa jednom česticom pri punoj stopi ponavljanja pre nego što se ostvari sledeća revolucija u pogledu rezolucije.<ref>{{Cite journal|last=Kuhlbrandt|first=W.|date=2014-03-28|title=The Resolution Revolution|url=https://www.science.org/doi/10.1126/science.1251652|journal=Science|language=en|volume=343|issue=6178|pages=1443–1444|doi=10.1126/science.1251652|pmid=24675944|bibcode=2014Sci...343.1443K|s2cid=35524447|issn=0036-8075}}</ref><ref>{{Cite journal|last1=Sobolev|first1=Egor|last2=Zolotarev|first2=Sergei|last3=Giewekemeyer|first3=Klaus|last4=Bielecki|first4=Johan|last5=Okamoto|first5=Kenta|last6=Reddy|first6=Hemanth K. N.|last7=Andreasson|first7=Jakob|last8=Ayyer|first8=Kartik|last9=Barak|first9=Imrich|last10=Bari|first10=Sadia|last11=Barty|first11=Anton|date=2020-05-29|title=Megahertz single-particle imaging at the European XFEL|journal=Communications Physics|language=en|volume=3|issue=1|page=97|doi=10.1038/s42005-020-0362-y|arxiv=1912.10796|bibcode=2020CmPhy...3...97S|issn=2399-3650|doi-access=free}}</ref> 

Novi [[biomarker]]i za metaboličke bolesti: korišćenjem prednosti selektivnosti i osetljivosti pri kombinovanju infracrvene jonske spektroskopije i [[mass spectrometry|masene spektrometrije]], naučnici mogu da pruže strukturni otisak malih molekula u biološkim uzorcima, kao što su krv ili urin. Ova nova i jedinstvena metodologija stvara uzbudljive nove mogućnosti za bolje razumevanje [[metabolic diseases|metaboličkih bolesti]] i razvoj novih dijagnostičkih i terapijskih strategija.

==== Hirurgija ====

Istraživanje Glena Edvardsa i njegovih kolega sa FEL centra [[Vanderbilt University|Univerziteta Vanderbilt]] 1994. godine otkrilo je da se meka tkiva uključujući kožu, [[cornea|rožnjaču]] i moždano tkivo mogu iseći ili [[ablation|ablirati]], korišćenjem [[infrared|infracrvenih]] FEL talasnih dužina oko 6,45 mikrometara uz minimalno kolateralno oštećenje susednog tkiva.<ref>{{Cite journal | doi = 10.1038/371416a0| title = Tissue ablation by a free-electron laser tuned to the amide II band| journal = Nature| volume = 371| issue = 6496| pages = 416–9| year = 1994| last1 = Edwards | first1 = G. | last2 = Logan | first2 = R. | last3 = Copeland | first3 = M. | last4 = Reinisch | first4 = L. | last5 = Davidson | first5 = J. | last6 = Johnson | first6 = B. | last7 = MacIunas | first7 = R. | last8 = Mendenhall | first8 = M. | last9 = Ossoff | first9 = R. | last10 = Tribble | first10 = J. | last11 = Werkhaven | first11 = J. | last12 = O'Day | first12 = D. |bibcode = 1994Natur.371..416E | pmid=8090220| s2cid = 4352100}}</ref><ref>{{cite web |title=Laser light from Free-Electron Laser used for first time in human surgery |url=http://www.vanderbilt.edu/News/register/Jan10_00/story5.html |access-date=2010-11-06 |archive-url=https://web.archive.org/web/20121006085812/http://www.vanderbilt.edu/News/register/Jan10_00/story5.html |archive-date=2012-10-06 |url-status=dead }}</ref> Ovo je dovelo do operacija na ljudima, prve upotrebe lasera sa slobodnim elektronima. Počevši od 1999. godine, Kopeland i Konrad su izveli tri operacije u kojima su resecirali [[meningiom]]ske [[brain tumor|tumore mozga]].<ref>Glenn S. Edwards et al., Rev. Sci. Instrum. 74 (2003) 3207</ref> Počevši od 2000. godine, Joos i Mavn su izveli pet operacija kojima su isekli prozor u ovojnici [[optic nerve|optičkog nerva]], kako bi testirali efikasnost [[fenestra|fenestracije]] ovojnice optičkog nerva.<ref>{{Cite book | doi = 10.1117/12.596603| chapter = Corneal ablation using the pulse stretched free electron laser| title = Ophthalmic Technologies XV| volume = 5688| pages = 177| year = 2005| last1 = MacKanos | first1 = M. A. | last2 = Joos | first2 = K. M. | last3 = Kozub | first3 = J. A. | last4 = Jansen | first4 = E. D.| s2cid = 137024558| editor1-last = Manns| editor1-first = Fabrice| editor2-last = Soederberg| editor2-first = Per G| editor3-last = Ho| editor3-first = Arthur| editor4-last = Stuck| editor4-first = Bruce E| editor5-last = Belkin| editor5-first = Michael}}</ref> Ovih osam operacija dalo je rezultate u skladu sa [[standard of care|standardom nege]] i uz dodatnu korist od minimalne kolateralne štete. Pregled FEL-ova za medicinsku upotrebu dat je u 1. izdanju Podesivih laserskih aplikacija.<ref name="Duarte2010">{{cite book|author=F. J. Duarte|title=Tunable Laser Applications, Second Edition|chapter-url=https://books.google.com/books?id=FCDPZ7e0PEgC|date=12 December 2010|publisher=CRC Press|isbn=978-1-4200-6058-4 |chapter=6}}</ref>

==== Uklanjanje masti ====

Stvoreno je nekoliko malih, kliničkih lasera koji se mogu podesiti u opsegu od 6 do 7 mikrometara sa pulsnom strukturom i energijom da daju minimalno kolateralno oštećenje mekog tkiva. Na Vanderbiltu postoji sistem s Ramanovim pomakom koji pumpa aleksandritni laser.<ref>{{cite journal |title=Efficiency and Plume Dynamics for Mid-IR Laser Ablation of Cornea |journal=APS March Meeting Abstracts |pages=T27.006 |url=http://meetings.aps.org/link/BAPS.2009.MAR.T27.6 |access-date=2010-11-06 |date=2009-03-18|bibcode=2009APS..MART27006J |last1=Jayasinghe |first1=Aroshan |last2=Ivanov |first2=Borislav |last3=Hutson |first3=M. Shane }}</ref>

[[R. Rox Anderson|Roks Anderson]] je predložio medicinsku primenu lasera sa slobodnim elektronima u topljenju masti bez oštećenja kože iznad.<ref>{{cite news |title=BBC health |url=http://news.bbc.co.uk/1/hi/health/4895148.stm |access-date=2007-12-21 | date=2006-04-10 |work=BBC News}}</ref> Na [[infrared|infracrvenim]] [[wavelength|talasnim dužinama]], voda u tkivu je zagrejana laserom, ali na talasnim dužinama koje odgovaraju 915, 1210 i 1720 [[nanometer|nm]], [[lipidi]] ispod površine su u različitoj meri zagrevani jače od vode. Moguće primene ove selektivne fototermolize (zagrevanje tkiva pomoću svetlosti) uključuju selektivno uništavanje lipida sebuma za lečenje [[acne vulgaris|akni]], kao i ciljanje drugih lipida povezanih sa [[cellulite|celulitom]] i telesnim mastima, kao i masnih plakova koji se formiraju u arterijama koji mogu pomoći u lečenju [[atherosclerosis|ateroskleroze]] i [[heart disease|bolesti srca]].<ref>{{cite web |title=Dr Rox Anderson treatment |url=http://www.physorg.com/news63806610.html |access-date=2007-12-21}}</ref>

=== Vojska ===

FEL tehnologiju je razmatrala [[Америчка ратна морнарица|Američka mornarica]] kao kandidata za [[Anti-aircraft warfare|protivvazdušno]] i [[missile|protivraketno]] [[directed-energy weapon|oružje usmerene energije]]. FEL [[Thomas Jefferson National Accelerator Facility|Nacionalnog akceleratorskog postrojenja Tomas Džeferson]] je pokazao izlaznu snagu od preko 14&nbsp;kW.<ref>{{cite web | title=Jefferson Lab FEL | url=http://www.jlab.org/fel/ | access-date=2009-06-08 | archive-url=https://web.archive.org/web/20061016182527/http://www.jlab.org/FEL/ | archive-date=2006-10-16 | url-status=dead }}</ref> Kompaktna multi-megavatna klasa FEL oružja je podvrgnuta istraživanju.<ref>{{Cite journal|title=Airborne megawatt class free-electron laser for defense and security |journal=Laser Source and System Technology for Defense and Security |volume=5792 |pages=109 |osti=841301 |date=March 2005 |last1=Whitney |first1=Roy |last2=Douglas |first2=David |last3=Neil |first3=George |bibcode=2005SPIE.5792..109W |doi=10.1117/12.603906 |s2cid=111883401 |editor1-last=Wood |editor1-first=Gary L |url=https://www.osti.gov/biblio/841301 }}</ref> Dana 9. juna 2009, [[Office of Naval Research|Uprava za pomorska istraživanja]] objavila je da je [[Raytheon|Rejteonu]] dodelila ugovor za razvoj eksperimentalnog FEL od 100&nbsp;kW.<ref>{{cite web |title=Raytheon Awarded Contract for Office of Naval Research's Free Electron Laser Program |url=http://news.prnewswire.com/ViewContent.aspx?ACCT=109&STORY=/www/story/06-09-2009/0005040843&EDATE= |access-date=2009-06-12 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20090211180618/http://news.prnewswire.com/ViewContent.aspx?ACCT=109 |archive-date=2009-02-11 }}</ref> Dana 18. marta 2010, orgnizacija [[Boeing|Boingovi]] usmereni energetski sistemi je najavila okončanje početnog dizajna za upotrebu u mornarici SAD.<ref>{{cite web |title=Boeing Completes Preliminary Design of Free Electron Laser Weapon System |url=http://boeing.mediaroom.com/index.php?s=43&item=1126 |access-date=2010-03-29}}</ref> Prototip FEL sistema je demonstriran, a prototip pune snage zakazan je za 2018. godinu.<ref>{{cite news | url=http://www.foxnews.com/scitech/2011/01/20/raygun-breakthrough-revolutionize-naval-power/?test=faces | title=Breakthrough Laser Could Revolutionize Navy's Weaponry | access-date=2011-01-22 | publisher=Fox News | date=2011-01-20}}</ref>

== Reference ==
{{reflist|}}

== Literatura ==
{{Литература|30em}}
* Madey, John, "Stimulated emission of bremsstrahlung in a periodic magnetic field". J. Appl. Phys. 42, 1906 (1971)
* Madey, John, Stimulated emission of radiation in periodically deflected electron beam, US Patent 38 22 410,1974
* Boscolo, et al., "''Free-Electron Lasers and Masers on Curved Paths''". Appl. Phys., (Germany), vol. 19, No. 1, pp.&nbsp;46–51, May 1979.
* Deacon et al., "''First Operation of a Free-Electron Laser''". Phys. Rev. Lett., vol. 38, No. 16, Apr. 1977, pp.&nbsp;892–894.
* Elias, et al., "''Observation of Stimulated Emission of Radiation by Relativistic Electrons in a Spatially Periodic Transverse Magnetic Field''", Phys. Rev. Lett., 36 (13), 1976, p.&nbsp;717.
* Gover, "''Operation Regimes of Cerenkov-Smith-Purcell Free Electron Lasers and T. W. Amplifiers''". Optics Communications, vol. 26, No. 3, Sep. 1978, pp.&nbsp;375–379.
* Gover, "''Collective and Single Electron Interactions of Electron Beams with Electromagnetic Waves and Free Electrons Lasers''". App. Phys. 16 (1978), p.&nbsp;121.
* "''The FEL Program at Jefferson Lab''" [https://web.archive.org/web/20061016182527/http://www.jlab.org/FEL/]
* {{Cite journal | first = Charles | last = Brau | title = Free-Electron Lasers | url = https://archive.org/details/freeelectronlase0000brau | place = Boston | publisher = Academic Press, Inc.
| year = 1990 | postscript = <!-- None --> }}
* Paolo Luchini, Hans Motz, ''Undulators and Free-electron Lasers'', Oxford University Press, 1990.
{{Литература крај}}

== Spoljašnje veze ==
{{Commons category-lat|Free-electron laser}}
{{Литература|30em}}
* -{[http://www.lightsources.org Lightsources.org]}-
* -{[http://www.elettra.trieste.it/lightsources/fermi.html FERMI], the new FEL at the [[ELETTRA]] synchrotron in Triest}-
* -{[http://www.nap.edu/books/NI000099/html/ Free-Electron Laser Open Book (National Academies Press)] {{Wayback|url=http://www.nap.edu/books/NI000099/html/ |date=20080719230529 }}}-
* -{[http://sbfel3.ucsb.edu/www/vl_fel.html The World Wide Web Virtual Library: Free-Electron Laser research and applications] {{Wayback|url=http://sbfel3.ucsb.edu/www/vl_fel.html |date=20081028200500 }}}-
* -{[http://www.xfel.eu/ European XFEL]}-
* -{[http://fel.web.psi.ch/ PSI SwissFEL]}-
* -{[https://web.archive.org/web/20100312082937/http://www-xfel.spring8.or.jp/ SPring-8 Compact SASE Source]}-
* -{[https://web.archive.org/web/20040116003659/http://www.fz-rossendorf.de/pls/rois/Cms?pOid=10548 Electron beam transport system and diagnostics of the Dresden FEL]}-
* -{[https://www.ru.nl/felix/ The Free Electron Laser for Infrared eXperiments FELIX]}-
* -{[http://www.vanderbilt.edu/fel/ W. M. Keck Free Electron Laser Center] {{Wayback|url=http://www.vanderbilt.edu/fel/ |date=20081207075732 }}}-
* -{[http://www.jlab.org/free-electron-laser Jefferson Lab's Free-Electron Laser Program]}-
* -{[https://www.newscientist.com/channel/mech-tech/mg18925351.300 Free-Electron Lasers: The Next Generation] by Davide Castelvecchi [[New Scientist]], January 21, 2006}-
* -{[http://www.osti.gov/energycitations/product.biblio.jsp?osti_id=841301 Airborne megawatt class free-electron laser for defense and security]}-
* -{[http://www.elettra.trieste.it/FERMI/ FERMI@Elettra Free-Electron Laser Project]}-
* -{[http://www.cfel.de Center for Free-Electron Laser Science (CFEL)]}-
{{Литература крај}}

{{Authority control-lat}}

{{СОРТИРАЊЕ:Слободно електронски ласер}}
[[Категорија:Медицинска опрема]]