Im April 2009 produzierte der erste harte Laser des freien Elektrons des Röntgenstrahls der Welt (XFEL) das erste Licht am nationalen Gaspedal-Labor SLAC des US-Energieministeriums. Die kohärente Lichtquelle Linac (LCLS) produziert Röntgenstrahlimpulse, die ein Milliardemal heller sind, als jede vorhergehende Lichtquelle. Seit damals hat seine Leistung neue Einblicke auf vielen wissenschaftlichen Gebieten, von der Schaffung von chemischen „molekularen Filmen“ zum Studieren der Struktur und der Bewegung von Proteinen einer neuen Generation der Drogen und zum Simulieren des „Diamantregens“ in den riesigen Planeten unseres Sonnensystems geholt. “.
Das nationale Gaspedal-Labor SLAC startete das LCLS-II Projekt im Jahre 2013, um die Energie von Röntgenlasern durch Tausenden Zeiten zu erhöhen und eine Million Impulse pro zweiten zu erzeugen. Zur Zeit können nur 120 Impulse pro zweites erzeugt werden. Die Projektverbesserung wird erwartet, innerhalb zwei Jahre abgeschlossen zu werden.
Das Arbeitsprinzip harten Lasers des freien Elektrons des Röntgenstrahls wird in zwei Schritte unterteilt. Zuerst beschleunigt es den starken Elektronenstrahl fast zur Lichtgeschwindigkeit. Der Strahl wird dann durch eine Reihe genau abgestimmte Magneten in einem Gerät geführt, das a genannt wird, zögern, das Elektronenergie in intensive Impulse von Röntgenstrahlen umwandelt.
Diese Impulse sind nur ein millionstel einer Sekunde in der Länge, damit sie die Geburt von chemischen Bindungen gefangennehmen und Bilder mit Atomentschließung produzieren können. Das LCLS-II Projekt plant, ein neues Gaspedal für das Labor zu installieren, das kälteerzeugende supraleitende Technologie einsetzen kann, um eine beispiellose Wiederholungsrate zu erzielen, und installiert ein neues zögern, das den Röntgenstrahlstrahl genau steuern kann.
Im vergangenen Jahr und eine Hälfte, wurde der ursprüngliche LCLS-Pulsator im Labor durch zwei nagelneue Systeme durch nagelneue Funktionen ersetzt. Jedes Wellengerät enthält Tausenden Magneten, die mehr als 100 Meter verlängern; das Magnetfeld, das sie ist produzieren zusammen, zehn Tausenden Zeiten, die stärker als das Erdmagnetfeld sind, und die Kraft, die erzeugt wird, ist mit einigen Tonnen Gewicht gleichwertig. Gleichzeitig verdreht die Struktur des Magneten nicht mehr als ein Hundertstel der Breite eines Menschenhaars.
Das Gerät der neuen Welle wurde durch das Argonne-nationale Laboratorium in den Vereinigten Staaten entworfen und errichtet von Lawrence Berkeley National Laboratory und installiert am nationalen Gaspedal-Labor SLAC im vergangenen Jahr. Wissenschaftler am SLAC-Gaspedal-Labor sind in der Lage, die Elektronenstrahlen von vorhandenen LCLS-Gaspedalen durch die Magnetreihe in das neue „harter Röntgenstrahl“ undulator zu führen. In gerade einige Stunden erzeugten sie das erste Röntgenstrahlsignal und dann justierten genau die Konfiguration, um Röntgenlaserleistung zu maximieren.
Henrik von der Lippe, Direktor der Technik bei Berkeley Laboratories, sagte: „Die Generation des ersten Lichtes ist ein langerwarteter Meilenstein. Diese wissenschaftliche Anlage ermöglicht neuer wissenschaftlicher Forschung.“