Les lasers à rayons X sont un type de laser qui émet des faisceaux de rayons X extrêmement intenses. Ils sont utilisés dans un large éventail d’applications, notamment l’imagerie, la spectroscopie et la cristallographie. Le développement des lasers à rayons X a été rendu possible grâce aux progrès de la technologie des accélérateurs de particules.
Dans un accélérateur de particules, des particules chargées sont injectées dans un tube à vide et accélérées par une série de champs électriques. Les champs électriques font gagner de l’énergie et de la vitesse aux particules. Lorsque les particules traversent l’accélérateur, elles sont également soumises à des champs magnétiques qui guident leur chemin et les empêchent d’entrer en collision avec les parois du tube à vide.
Le type d’accélérateur de particules le plus couramment utilisé pour générer des lasers à rayons X est l’accélérateur linéaire (linac). Dans un linac, les particules sont accélérées en ligne droite. Les particules sont injectées dans le linac à faible énergie, puis accélérées à des énergies élevées lors de leur déplacement dans la machine.
Un autre type d’accélérateur de particules pouvant être utilisé pour générer des lasers à rayons X est le synchrotron. Dans un synchrotron, les particules sont accélérées selon une trajectoire circulaire. Les particules sont injectées dans le synchrotron à faible énergie et sont ensuite accélérées à des énergies élevées lorsqu'elles se déplacent sur la trajectoire circulaire.
L'énergie des particules dans un accélérateur de particules se mesure en électronvolts (eV). Un électronvolt est la quantité d'énergie gagnée par un électron lorsqu'il est accéléré par une différence de potentiel d'un volt. L'énergie des particules dans un accélérateur de particules peut varier de quelques millions d'électronvolts (MeV) à plusieurs milliards d'électronvolts (GeV).
La puissance d'un accélérateur de particules se mesure en watts (W). La puissance d'un accélérateur de particules est déterminée par l'énergie des particules et le nombre de particules accélérées par seconde. La puissance d'un accélérateur de particules peut aller de quelques kilowatts (kW) à plusieurs mégawatts (MW).
Les accélérateurs de particules sont essentiels à la génération de lasers à rayons X. Les énergies et puissances élevées des accélérateurs de particules leur permettent de produire les faisceaux de rayons X extrêmement intenses nécessaires aux applications laser à rayons X.
Les lasers à rayons X sont un outil puissant pour la recherche scientifique et les applications industrielles. Le développement des lasers à rayons X a été rendu possible grâce aux progrès de la technologie des accélérateurs de particules.
