Наука в Сибири
N 8 (2244)
Февраль 2000 г.

МОЩНЫЙ ЛАЗЕР НА СВОБОДНЫХ ЭЛЕКТРОНАХ
ПЕРВАЯ ОЧЕРЕДЬ

С.Мигинский,
старший научный сотрудник,
кандидат физико-математических наук.

История сибирского Центра фотохимических исследований (ИЦФХИ) начинается с 1992 года -- именно тогда было принято решение Президиума СО РАН о его создании. Цель этого межинститутского проекта состоит в кардинальном расширении перспектив новой отрасли науки -- лазерной фотохимии -- с помощью уникального источника света -- мощного лазера на свободных электронах (ЛСЭ). Ранее в лазерной фотохимии использовались классические лазеры колебательного инфракрасного диапазона (3--30 мкм), которые покрывали лишь отдельные небольшие его участки. Соответственно, экспериментатор был резко ограничен в выборе возможных химических реакций для исследования. Развитие наиболее перспективной области технологических применений лазерной фотохимии -- разделения изотопов химических элементов -- сильно тормозилось именно этим фактором. Главная особенность ЛСЭ состоит в том, что он может генерировать когерентное излучение в любом наперед заданном диапазоне электромагнитных волн. Построенные в настоящее время ЛСЭ перекрывают диапазон от миллиметровых волн до жесткого ультрафиолета. Имеются проекты ЛСЭ в мягкой рентгеновской области. Кроме того, активная среда ЛСЭ -- электронный пучок -- не разрушается мощным импульсом лазера, поэтому мощность излучения ограничена лишь стойкостью элементов оптического тракта. Достижимые в настоящее время параметры электронного пучка позволяют построить ЛСЭ со средней мощностью до единиц мегаватт. Это весьма важно именно для технологических применений, так как цена кванта существенно снижается с увеличением средней мощности машины.

Еженедельная планерка. Договорились -- и за работу.

Модуль ВЧ-генератора. Н.с. Евгений Колобанов и и.о.зав.лаб. Александр Орешков.

Сборка ВЧ-резонаторов. С.н.с. Эдуард Горникер и н.с. Алексей Трибендис.

Обсуждение ЛСЭ -- завершающей части машины. С.н.с. Сергей Мигинский и с.н.с. Виталий Кубарев.

ЛСЭ ЦФХИ предназначен для фундаментальных и прикладных фотохимических исследований и технологических применений. Его основные параметры: диапазон длин волн 2...20 мкм, средняя мощность до 10 кВт; излучаются импульсы длительностью ~10 пс с частотой до 22 МГц. Широкий диапазон перестройки ЛСЭ позволяет проводить почти все мыслимые фотохимические реакции, а большая средняя мощность при относительно высокой энергии импульса обеспечивает скорость процесса, достаточную для технологических применений.

ЦФХИ -- плод совместной работы, в основном, двух институтов -- Института химической кинетики и горения и Института ядерной физики. Вклад первого -- прекрасное здание, ранее построенное для другого, нереализованного проекта. После ввода ЛСЭ в строй основная задача ИХКиГ видится в полноценном использовании этой уникальной машины в новейших научных разработках. Силами ИЯФ в настоящее время закончена реконструкция здания, смонтирован и запущен 2 МэВ электронный инжектор ускорителя-рекуператора ЛСЭ, ведется монтаж первой очереди собственно ускорителя-рекуператора. Как обычно, больной вопрос -- финансирование этой большой стройки. В последние годы поток средств в рамках общероссийской программы многократно сократился, внутренние же ресурсы ИЯФ весьма ограниченны. Тем не менее, удается изыскивать какие-то средства для продолжения проекта. Таким образом, прибыль, полученная ИЯФ от выполнения контрактов, не проедается, а инвестируется в дальнейшие перспективные исследования. Очень полезным оказался грант Сибирского отделения, выделенный в 1997 году на трехлетний срок.

В настоящее время ведется монтаж первой очереди ЛСЭ. Она включает в себя полномасштабную ВЧ-систему -- наиболее дорогостоящую и трудоемкую часть ускорителя -- и усеченную магнито-вакуумную систему, рассчитанную на меньшую энергию. Соответственно, диапазон излучения ЛСЭ первой очереди будет лежать в дальнем инфракрасном диапазоне -- 100...200 мкм, при этом все прочие его параметры будут сопоставимы с полномасштабным ЛСЭ. Такое решение позволяет получить работающую машину и начать эксперименты с ускорителем, ЛСЭ и излучением заметно раньше. Для излучения этого диапазона также существует целый ряд интересных и перспективных применений.

стр.