Самый мощный в мире рентгеновский лазер XFEL, совместный проект ряда европейский стран, включая Россию, получит сверхбыструю рентгеновскую камеру. Она позволит получать 4,5 млн снимков в секунду и наблюдать за движением молекул в реальном времени, говорится в сообщении объединения DESY.
Рентгеновское и лазерное излучения применяются в современной медицине, но отдельно друг от друга. Рентген позволяет просканировать организм, но поверхностно — с помощью него нельзя увидеть, например, сосуды вблизи сердца. Рентгеновское излучение рассеивается в объектах и только малая часть энергии доходит до нужной области организма.
Лазер, в свою очередь, — это целенаправленный поток энергии, который не рассеивается. Но лазеры не могут преодолеть толщину объекта более 30 см, такое излучение обладает высокой температурой и есть опасность повредить ткани человеческого организма. Идея проекта состоит в том, чтобы объединить возможности рентгеновского и лазерного излучений.
Проект XFEL разрабатывается с 2007 года в рамках проекта DSSC, но на полную проектную мощность лазер был выведен лишь в 2019 году. Стоимость проекта оценивается в 1,2 млрд евро — предполагается, что устройство в реальном времени позволит ученым наблюдать за движением молекул и получать высококачественные фотографии живых клеток.
Лазер выбрасывает пучки электронов, в каждом из которых находится около 2,7 тыс. частиц. После выстрела заряды попадают в специальные сегменты устройства, которые заставляют их тормозить и испускать рентгеновские волны в нужные моменты времени. Такие волны возникают каждые 220 нс, а новая камера должна фиксировать их.
Это огромное достижение для всей физики, связанной с фотоникой. Используя DSSC, мы показали, что это устройство может фиксировать даже одиночные частицы света на той сверхвысокой частоте, с которой работает XFEL.
Маттео Порро, DSSC