UNDULATOREN: Der Röntgenlaser

Kurven drosseln das Tempo. So kommt es beim Autofahren in jeder Biegung zu Reibungsverlusten. Wenn sich Elektronen in die Kurve legen, senden sie Bremsstrahlung aus. Um diese Strahlung zu erzeugen, muss ein Elektronenbeschleuniger heutzutage nicht mehr kreisrund sein. Man kann die Elektronen stattdessen auf gerader Strecke in Fahrt bringen und sie anschließend mit Hilfe von Undulatoren auslenken. Es ist eine ziemlich flotte Fahrt, denn die Elektronen werden fast auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt.

ELEKTRONEN IM SLALOM

Undulatoren bestehen aus aneinander gereihten Magneten. Diese Magnete haben wechselnde Polaritäten. Jeder von ihnen bringt die Elektronen vom Kurs ab, sodass die Partikel im Slalom hin und her wedeln. Bei ausreichendem Tempo senden die Elektronen hochenergetische Röntgenstrahlung aus, die in Flugrichtung gebündelt ist. Die Strahlung hat alle Eigenschaften von Laserlicht. Denn das periodische Lichtfeld im Undulator wirkt auf die Elektronen zurück: Es beschleunigt oder bremst sie und prägt den anfangs gleichmäßig verteilten Elektronen eine regelmäßige Struktur auf. Die streng geordneten Elektronen strahlen im Gleichtakt, das von ihnen ausgehende Licht verstärkt sich zu brillanter Laserstrahlung.

FREI VON ATOMEN

Die Bezeichnung „Freier Elektronen-Laser“ rührt daher, dass die Elektronen nicht fest an Atome gebunden, sondern sich „frei“ von diesen im Magnetfeld bewegen. tdp