ليزر الإلكترون الحر

ليزر الإلكترون الحر ( FEL ) هو مصدر ضوء من الجيل الرابع ينتج نبضات إشعاعية قصيرة ورائعة للغاية. يعمل ليزر الإلكترون الحر مثل الليزر ولكنه يستخدم الإلكترونات النسبية كوسط مكسب بدلاً من استخدام الانبعاث المحفز من الإثارات الذرية أو الجزيئية. ^{[1] [2]} في ليزر الإلكترون الحر، تمر مجموعة من الإلكترونات عبر بنية مغناطيسية تسمى المموج أو المتمايل لتوليد الإشعاع، والذي يتفاعل مرة أخرى مع الإلكترونات لجعلها تنبعث بشكل متماسك، مما يزيد من شدتها بشكل كبير.

نظرًا لأنه يمكن تعديل طاقة الحركة الإلكترونية ومعلمات المموج حسب الرغبة، فإن ليزر الإلكترون الحر قابل للضبط ويمكن بناؤه لنطاق تردد أوسع من أي نوع آخر من الليزر، ^[3] ويتراوح حاليًا في الطول الموجي من الموجات الدقيقة ، عبر إشعاع التيراهيرتز والأشعة تحت الحمراء ، إلى الطيف المرئي ، والأشعة فوق البنفسجية ، والأشعة السينية . ^[4]

تم تطوير أول ليزر إلكتروني حر بواسطة جون مايدي في عام 1971 في جامعة ستانفورد ^[5] باستخدام التكنولوجيا التي طورها هانز موتز وزملاؤه، الذين بنوا جهازًا مموجًا في ستانفورد في عام 1953، ^{[6] [7]} باستخدام تكوين المتذبذب المغناطيسي. استخدم مايدي شعاعًا إلكترونيًا بقوة 43 ميجا فولت ^[8] ومتذبذبًا بطول 5 أمتار لتضخيم الإشارة.

لإنشاء ليزر الإلكترون الحر، يتم استخدام مسدس إلكترون . يتم توليد شعاع من الإلكترونات بواسطة نبضة ليزر قصيرة تضيء كاثود ضوئي يقع داخل تجويف ميكروويف ويتم تسريعه إلى سرعة الضوء تقريبًا في جهاز يسمى المحقن الضوئي . يتم تسريع الشعاع بشكل أكبر إلى طاقة تصميمية بواسطة مسرع الجسيمات ، وعادةً ما يكون مسرع جسيمات خطي . ثم يمر الشعاع عبر ترتيب دوري من المغناطيسات ذات الأقطاب المتناوبة عبر مسار الشعاع، مما يخلق مجالًا مغناطيسيًا من جانب إلى جانب . يسمى اتجاه الشعاع الاتجاه الطولي، بينما يسمى الاتجاه عبر مسار الشعاع عرضيًا. تسمى مجموعة المغناطيس هذه بالمموج أو المتمايل ، لأن قوة لورنتز للمجال تجبر الإلكترونات الموجودة في الشعاع على التذبذب عرضيًا، والسفر على طول مسار جيبي حول محور المموج.

يؤدي التسارع العرضي للإلكترونات عبر هذا المسار إلى إطلاق الفوتونات ، وهي أحادية اللون ولكنها لا تزال غير متماسكة، لأن الموجات الكهرومغناطيسية من الإلكترونات الموزعة عشوائيًا تتداخل بشكل بناء ومدمر في الوقت المناسب. تتناسب قوة الإشعاع الناتجة خطيًا مع عدد الإلكترونات. تخلق المرايا عند كل طرف من المموج تجويفًا بصريًا ، مما يتسبب في تكوين الإشعاع لموجات واقفة ، أو يتم توفير ليزر إثارة خارجي بالتناوب. يصبح الإشعاع قويًا بدرجة كافية بحيث يتفاعل المجال الكهربائي العرضي لحزمة الإشعاع مع تيار الإلكترون العرضي الناتج عن حركة التذبذب الجيبية، مما يتسبب في اكتساب بعض الإلكترونات وفقدان البعض الآخر للطاقة في المجال البصري عبر القوة الدافعة المغناطيسة .

يتطور هذا التعديل للطاقة إلى تعديلات كثافة الإلكترون (التيار) بفترة طول موجي ضوئي واحد. وبالتالي تتجمع الإلكترونات طوليًا في مجموعات صغيرة ، مفصولة بطول موجي ضوئي واحد على طول المحور. في حين أن المموج وحده من شأنه أن يتسبب في إشعاع الإلكترونات بشكل مستقل (غير متماسك)، فإن الإشعاع المنبعث من الإلكترونات المجمعة يكون في طور، وتتجمع المجالات معًا بشكل متماسك .

تزداد شدة الإشعاع، مما يتسبب في تكتل إضافي للإلكترونات، والتي تستمر في الإشعاع في الطور مع بعضها البعض. ^[9] تستمر هذه العملية حتى يتم تكتل الإلكترونات بالكامل ويصل الإشعاع إلى قوة مشبعة أعلى بعدة أوامر من حيث الحجم من إشعاع المتموج.

يمكن ضبط الطول الموجي للإشعاع المنبعث بسهولة عن طريق ضبط طاقة شعاع الإلكترون أو قوة المجال المغناطيسي للمموجات.

تعتبر أجهزة FEL آلات نسبية. يتم تحديد الطول الموجي للإشعاع المنبعث، ، بواسطة ^[10]${\displaystyle \lambda _{r}}$

${\displaystyle \lambda _{r}={\frac {\lambda _{u}}{2\gamma ^{2}}}\left(1+{\frac {K^{2}}{2}}\right)}$

أو عندما تكون معامل قوة التذبذب K ، الذي تمت مناقشته أدناه، صغيرًا

${\displaystyle \lambda _{r}\propto {\frac {\lambda _{u}}{2\gamma ^{2}}}}$

حيث هو طول موجة المموج (الفترة المكانية للمجال المغناطيسي)، هو عامل لورنتز النسبي وثابت التناسب يعتمد على هندسة المموج وهو من رتبة 1. ${\displaystyle \lambda _{u}}$${\displaystyle \gamma }$

يمكن فهم هذه الصيغة على أنها مزيج من تأثيرين نسبيين. تخيل أنك تجلس على إلكترون يمر عبر المموج. بسبب انكماش لورنتز، يتم تقصير المموج بعامل ويتعرض الإلكترون لطول موجي أقصر بكثير للمموج . ومع ذلك، يتم ملاحظة الإشعاع المنبعث عند هذا الطول الموجي في إطار مرجعي مختبري ويجلب تأثير دوبلر النسبي العامل الثاني إلى الصيغة أعلاه. في ليزر إل إي دي بالأشعة السينية، يتم تحويل الطول الموجي النموذجي للمموج البالغ 1 سم إلى أطوال موجية للأشعة السينية في حدود 1 نانومتر بحلول عام 2000 تقريبًا، أي أن الإلكترونات يجب أن تسافر بسرعة 0.9999998 ج . ${\displaystyle \gamma }$${\displaystyle \lambda _{u}/\gamma }$${\displaystyle \gamma }$${\displaystyle \gamma }$

K ، وهو معامل بلا أبعاد ، يحدد قوة التذبذب على أنها العلاقة بين طول الفترة ونصف قطر الانحناء، ^{[ بحاجة لمصدر ]}

${\displaystyle K={\frac {\gamma \lambda _{u}}{2\pi \rho }}={\frac {eB_{0}\lambda _{u}}{2\pi m_{e} ج }}}$

أين هو نصف قطر الانحناء، هو المجال المغناطيسي المطبق، هو كتلة الإلكترون، و هي الشحنة الأولية . ${\displaystyle \rho }$${\displaystyle B_{0}}$${\displaystyle m_{e}}$${\displaystyle e}$

معبرًا عنه بوحدات عملية، فإن معامل المتموج عديم الأبعاد هو . ${\displaystyle K=0.934\cdot B_{0}\,{\text{[T]}}\cdot \lambda _{u}\,{\text{[cm]}}}$

في أغلب الحالات، تفسر نظرية الكهرومغناطيسية الكلاسيكية سلوك ليزر الإلكترون الحر بشكل كافٍ. ^[11] بالنسبة للأطوال الموجية القصيرة بدرجة كافية، قد يتعين النظر في التأثيرات الكمومية لارتداد الإلكترون وضوضاء الطلقات . ^[12]

تتطلب ليزرات الإلكترونات الحرة استخدام مسرع إلكترون مع درعه المصاحب، حيث يمكن أن تشكل الإلكترونات المتسارعة خطرًا إشعاعيًا إذا لم يتم احتواؤها بشكل صحيح. تعمل هذه المسرعات عادةً بواسطة كليسترون ، والتي تتطلب مصدرًا عالي الجهد. يجب الحفاظ على شعاع الإلكترون في الفراغ ، مما يتطلب استخدام العديد من مضخات الفراغ على طول مسار الشعاع. في حين أن هذه المعدات ضخمة ومكلفة، يمكن أن تحقق ليزرات الإلكترونات الحرة قوى ذروة عالية جدًا، وقابلية ضبط ليزرات الإلكترونات الحرة تجعلها مرغوبة للغاية في العديد من التخصصات، بما في ذلك الكيمياء وتحديد بنية الجزيئات في علم الأحياء والتشخيص الطبي والاختبار غير المدمر .

أكمل معهد فريتز هابر في برلين مشروع ليزر فوتوني بالأشعة تحت الحمراء المتوسطة وترددات تيراهرتز في عام 2013. ^{[13] [14]}

إن عدم وجود مواد مرآة يمكنها عكس الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية الشديدة يعني أن ليزر الإلكترون الحر بالأشعة السينية (XFEL) يحتاج إلى العمل بدون تجويف رنيني . وبالتالي، في ليزر الإلكترون الحر بالأشعة السينية (XFEL) يتم إنتاج الشعاع من خلال مرور واحد للإشعاع عبر المموج . وهذا يتطلب وجود تضخيم كافٍ خلال مرور واحد لإنتاج شعاع مناسب.

ومن ثم، تستخدم أجهزة XFEL أقسامًا طويلة متموجة يبلغ طولها عشرات أو مئات الأمتار. وهذا يسمح لأجهزة XFEL بإنتاج ألمع نبضات الأشعة السينية من أي مصدر للأشعة السينية من صنع الإنسان. تكمن النبضات الشديدة من ليزر الأشعة السينية في مبدأ الانبعاث التلقائي المضخم ذاتيًا (SASE)، مما يؤدي إلى التكتل الدقيق. في البداية، يتم توزيع جميع الإلكترونات بالتساوي وتنبعث منها إشعاعات تلقائية غير متماسكة فقط. ومن خلال تفاعل هذا الإشعاع وتذبذبات الإلكترونات ، تنجرف إلى مجموعات دقيقة تفصل بينها مسافة تساوي طول موجة إشعاع واحد. يدفع هذا التفاعل جميع الإلكترونات إلى البدء في إصدار إشعاع متماسك. يمكن للإشعاع المنبعث أن يعزز نفسه بشكل مثالي حيث يتم فرض قمم الموجة وأحواض الموجة بشكل مثالي على بعضها البعض. ويؤدي هذا إلى زيادة هائلة في قوة الإشعاع المنبعث، مما يؤدي إلى شدة شعاع عالية وخصائص تشبه الليزر. ^[15]

تتضمن أمثلة المرافق التي تعمل على مبدأ SASE FEL ما يلي:

• جهاز الليزر الإلكتروني الحر في هامبورغ ( FLASH )
• مصدر الضوء المتماسك الخطي (LCLS) في مختبر تسريع SLAC الوطني
• ليزر الأشعة السينية الأوروبية الحرة للإلكترون (EuXFEL) في هامبورغ ^[16]
• مصدر SPring-8 Compact SASE (SCSS) في اليابان
• SwissFEL في معهد بول شيرير في سويسرا
• SACLA في معهد RIKEN Harima في اليابان
• PAL-XFEL (ليزر الإلكترونات الحرة بالأشعة السينية في مختبر بوهانج للمسرعات) في كوريا

في عام 2022، استخدمت ترقية لمصدر الضوء المتماسك الخطي (LCLS-II) التابع لجامعة ستانفورد درجات حرارة حول -271 درجة مئوية لإنتاج 10 ⁶ نبضات/ثانية من الإلكترونات بسرعة قريبة من سرعة الضوء، باستخدام تجاويف النيوبيوم الفائقة التوصيل. ^[17]

تتمثل إحدى المشكلات التي تواجه ليزرات FEL ذات الطور المرن في الافتقار إلى التماسك الزمني بسبب عملية بدء التشغيل الصاخبة . ولتجنب ذلك، يمكن للمرء "زرع" ليزر FEL باستخدام ليزر مضبوط على رنين ليزر FEL. ويمكن إنتاج مثل هذه البذرة المتماسكة زمنياً بوسائل أكثر تقليدية، مثل توليد التوافقيات العالية (HHG) باستخدام نبضة ليزر ضوئية. ويؤدي هذا إلى تضخيم متماسك لإشارة الإدخال؛ وفي الواقع، تتميز جودة الليزر الناتج بالبذرة. وفي حين تتوفر بذور HHG عند أطوال موجية تصل إلى الأشعة فوق البنفسجية القصوى، فإن الزرع غير ممكن عند أطوال موجية للأشعة السينية بسبب نقص ليزر الأشعة السينية التقليدي.

في أواخر عام 2010، في إيطاليا، بدأ تشغيل مصدر FEL المزروع FERMI@Elettra ^{[18] ، في} مختبر ترييستي السنكروتروني . FERMI@Elettra هو منشأة مستخدم FEL ذات مرور واحد تغطي نطاق الطول الموجي من 100 نانومتر (12 إلكترون فولت) إلى 10 نانومتر (124 إلكترون فولت)، وتقع بجوار منشأة إشعاع السنكروترون من الجيل الثالث ELETTRA في ترييستي، إيطاليا.

في عام 2001، في مختبر بروكهافن الوطني ، تم تطوير تقنية بذر تسمى "توليد التوافقيات عالية الكسب" والتي تعمل على طول موجة الأشعة السينية. ^[19] تستخدم هذه التقنية، التي يمكن أن تكون متعددة المراحل في ليزر الإلكترون الحر لتحقيق أطوال موجية أقصر بشكل متزايد، تحولًا طوليًا للإشعاع بالنسبة لمجموعة الإلكترونات لتجنب انخفاض جودة الشعاع الناجم عن مرحلة سابقة. يُطلق على هذا التدريج الطولي على طول الشعاع "حزمة جديدة". ^[20] تم إثبات هذه التقنية عند طول موجة الأشعة السينية ^{[21] [22]} في مختبر تريست السنكروتروني .

تم عرض نهج مماثل للتدريج، يُسمى "الشريحة الطازجة"، في معهد بول شيرير ، أيضًا عند أطوال موجية للأشعة السينية. في الشريحة الطازجة، يتم نقل نبضة الأشعة السينية القصيرة الناتجة في المرحلة الأولى إلى جزء جديد من حزمة الإلكترونات عن طريق إمالة الحزمة عرضيًا. ^[23]

في عام 2012، وجد العلماء العاملون على LCLS حلاً بديلاً للحد من البذر لأطوال موجات الأشعة السينية عن طريق بذر الليزر ذاتيًا بشعاعه الخاص بعد ترشيحه من خلال أحادي اللون الماسي . كانت الكثافة الناتجة وأحادية اللون للشعاع غير مسبوقة وسمحت بإجراء تجارب جديدة تتضمن التلاعب بالذرات وجزيئات التصوير. تقوم مختبرات أخرى حول العالم بدمج التقنية في معداتها. ^{[24] [25]}

قام الباحثون باستكشاف أشعة إكس الإلكترونية الحرة كبديل لمصادر ضوء السنكروترون التي كانت بمثابة العمود الفقري لعلم بلورات البروتين وعلم الأحياء الخلوي . ^[26]

يمكن للأشعة السينية الساطعة والسريعة بشكل استثنائي تصوير البروتينات باستخدام علم البلورات بالأشعة السينية . تسمح هذه التقنية بالتصوير لأول مرة للبروتينات التي لا تتكدس بطريقة تسمح بالتصوير بالتقنيات التقليدية، 25٪ من العدد الإجمالي للبروتينات. تم تحقيق دقة 0.8 نانومتر مع مدة نبضة 30 فيمتو ثانية . للحصول على رؤية واضحة، يلزم دقة 0.1-0.3 نانومتر. تسمح مدة النبضة القصيرة بتسجيل صور أنماط حيود الأشعة السينية قبل تدمير الجزيئات. ^[27] تم إنتاج الأشعة السينية الساطعة والسريعة في مصدر الضوء المتماسك الخطي في SLAC. اعتبارًا من عام 2014، كان LCLS أقوى مصدر ضوء متماسك للأشعة السينية في العالم. ^[28]

بسبب زيادة معدلات التكرار لمصادر FEL بالأشعة السينية من الجيل التالي، مثل XFEL الأوروبي ، من المتوقع أيضًا أن يزيد العدد المتوقع لأنماط الحيود بمقدار كبير. ^[29] ستفرض الزيادة في عدد أنماط الحيود ضغطًا كبيرًا على طرق التحليل الحالية. لمكافحة هذا، تم البحث في العديد من الطرق لفرز الكمية الهائلة من البيانات التي ستولدها تجارب FEL بالأشعة السينية النموذجية. ^{[30] [31]} في حين ثبت أن الطرق المختلفة فعالة، فمن الواضح أنه لتمهيد الطريق نحو تصوير FEL بالأشعة السينية لجسيم واحد بمعدلات تكرار كاملة، يجب التغلب على العديد من التحديات قبل تحقيق ثورة الدقة التالية. ^{[32] [33]}

مؤشرات حيوية جديدة للأمراض الأيضية: من خلال الاستفادة من الانتقائية والحساسية عند الجمع بين مطيافية الأيونات تحت الحمراء ومطياف الكتلة ، يمكن للعلماء توفير بصمة هيكلية للجزيئات الصغيرة في العينات البيولوجية، مثل الدم أو البول. هذه المنهجية الجديدة والفريدة من نوعها تولد إمكانيات جديدة ومثيرة لفهم الأمراض الأيضية بشكل أفضل وتطوير استراتيجيات تشخيصية وعلاجية جديدة.

وجد بحث أجراه جلين إدواردز وزملاؤه في مركز FEL بجامعة فاندربيلت في عام 1994 أن الأنسجة الرخوة بما في ذلك الجلد والقرنية وأنسجة المخ يمكن قطعها أو استئصالها باستخدام أطوال موجية FEL بالأشعة تحت الحمراء حوالي 6.45 ميكرومتر مع الحد الأدنى من الأضرار الجانبية للأنسجة المجاورة. ^{[34] [35]} أدى هذا إلى إجراء جراحات على البشر، وهي الأولى على الإطلاق باستخدام ليزر الإلكترون الحر. بدءًا من عام 1999، أجرى كوبلاند وكونراد ثلاث جراحات استأصلوا فيها أورام المخ السحائية . ^[36] بدءًا من عام 2000، أجرى جوس وماون خمس جراحات قطعت نافذة في غمد العصب البصري ، لاختبار فعالية فتح غمد العصب البصري . ^[37] أنتجت هذه الجراحات الثماني نتائج متسقة مع معيار الرعاية مع الفائدة الإضافية المتمثلة في الحد الأدنى من الأضرار الجانبية. يتم تقديم مراجعة لـ FELs للاستخدامات الطبية في الإصدار الأول من Tunable Laser Applications. ^[38]

تم إنشاء العديد من الليزرات السريرية الصغيرة القابلة للضبط في نطاق 6 إلى 7 ميكرومتر مع بنية نبضية وطاقة لإعطاء الحد الأدنى من الضرر الجانبي في الأنسجة الرخوة. ^{[ بحاجة لمصدر ]} في فاندربيلت، يوجد نظام رامان متحرك يتم ضخه بواسطة ليزر ألكسندريت. ^[39]

اقترح روكس أندرسون التطبيق الطبي لليزر الإلكتروني الحر في إذابة الدهون دون الإضرار بالجلد الموجود فوقها. ^[40] عند أطوال موجية للأشعة تحت الحمراء ، يتم تسخين الماء في الأنسجة بواسطة الليزر، ولكن عند أطوال موجية تتوافق مع 915 و1210 و1720 نانومتر ، يتم تسخين الدهون تحت السطحية بشكل أقوى من الماء. تشمل التطبيقات المحتملة لهذا التحليل الضوئي الحراري الانتقائي (تسخين الأنسجة باستخدام الضوء) التدمير الانتقائي للدهون الدهنية لعلاج حب الشباب ، بالإضافة إلى استهداف الدهون الأخرى المرتبطة بالسيلوليت ودهون الجسم وكذلك اللويحات الدهنية التي تتكون في الشرايين والتي يمكن أن تساعد في علاج تصلب الشرايين وأمراض القلب . ^[41]

يتم تقييم تقنية FEL من قبل البحرية الأمريكية كمرشحة لسلاح موجه للطاقة مضاد للطائرات والصواريخ . وقد أظهرت FEL في منشأة توماس جيفرسون الوطنية لتسريع الطاقة أكثر من 14 كيلو وات من الطاقة الناتجة. ^[42] تخضع أسلحة FEL المدمجة من فئة متعددة الميجاواط للبحث. ^[43] في 9 يونيو 2009، أعلن مكتب الأبحاث البحرية أنه منح شركة Raytheon عقدًا لتطوير FEL تجريبي بقوة 100 كيلو وات. ^[44] في 18 مارس 2010، أعلنت شركة Boeing Directed Energy Systems عن الانتهاء من التصميم الأولي للاستخدام البحري الأمريكي. ^[45] تم عرض نموذج أولي لنظام FEL، ومن المقرر أن يتم إنتاج نموذج أولي بقوة كاملة بحلول عام 2018. ^[46]

تُمنح جائزة FEL لشخص ساهم بشكل كبير في تطوير مجال الليزر الإلكتروني الحر. بالإضافة إلى ذلك، تمنح الجائزة مجتمع FEL الدولي الفرصة لتكريم أعضائه على إنجازاتهم المتميزة. يتم الإعلان عن الفائزين بالجائزة في مؤتمر FEL، الذي يُعقد حاليًا كل عامين.

• 1988 جون مادي
• 1989 ويليام كولسون
• 1990 تود سميث ولويس إلياس
• 1991 فيليب سبرانجل ونيكولاي فينوكوروف
• 1992 روبرت فيليبس
• روجر وارن 1993
• 1994 ألبرتو رينيري وجوزيبي داتولي
• 1995 ريتشارد بانتيل وجورج بيكفي
• 1996 تشارلز براو
• 1997 كوانج جي كيم
• 1998 جون والش
• 1999 كلاوديو بيليجريني
• 2000 ستيفن في. بنسون، وإيسوكي جيه. مينيهارا، وجورج ر. نيل
• 2001 ميشيل بيلاردون، ماري إيمانويل كوبري، وجان ميشيل أورتيجا
• 2002 إتش. آلان شويتمان وألكسندر إف جي فان دير مير
• 2003 لي هوا يو
• 2004 فلاديمير ليتفينينكو وهيرويوكي هاما
• 2005 أبراهام (أفي) جوفر
• 2006 يفغيني سالدين وجورج روسباخ
• 2007 إيلان بن تسفي وجيمس روزنزويج
• 2008 صامويل كرينسكي
• 2009 ديفيد دويل وبول إيما
• 2010 سفين رايش
• 2011 تسومورو شينتاكي
• جون جالايدا 2012
• 2013 لوكا جيانييسي ويونغ أوك جونغ
• 2014 جيرونج هوانج وويليام فاولي
• 2015 ميخائيل يوركوف وإيفجيني شنايدميلر
• 2017 بروس كارلستن ، دينه نجوين، وريتشارد شيفيلد
• 2019 إنريكو ألاريا، وجينادي ستوباكوف، وأليكس لومبكين
• 2022 بريان ماكنيل وينج وو
• 2024 تورو هارا وهيتوشي تاناكا وتاكاشي تاناكا

جائزة FEL للعالم الشاب (أو "جائزة FEL للباحث الشاب") تهدف إلى تكريم المساهمات المتميزة في علم وتكنولوجيا FEL من شخص يقل عمره عن 37 عامًا في وقت مؤتمر FEL. ^[47]

• 2008 مايكل روهرس
• 2009 بافيل إيفتوشينكو
• 2010 غيوم لامبرت
• 2011 ماري لابات
• 2012 دانيال ف. راتنر
• 2013 داو شيانغ
• 2014 اريك هيمسينج
• 2015 أجوستينو مارينيلي و هايشياو دينغ
• 2017 يوجينيو فيراري وإليونور روسيل
• جو دوريس وتشاو فنغ 2019
• 2022 تشن تشانغ، جياوي يان، وسفيتوزار سيركيز
• 2024 فيليب ديجكستال

• ضوء الكبح
• إشعاع السيكلوترون
• أعقاب الإلكترون
• ليزر الأشعة السينية الأوروبية للإلكترونات الحرة
• الجيروترون
• المصادم الخطي الدولي
• اختصارات الليزر
• تأثير سميث-بورسيل
• إشعاع السنكروترون

• مادي، جون إم جيه (1971). "الانبعاث المحفز لإشعاع الكبح في مجال مغناطيسي دوري". مجلة الفيزياء التطبيقية . 42 (5): 1906- 1913. رمز Bibcode : 1971JAP....42.1906M. doi : 10.1063/1.1660466.
• مادي، جون، الانبعاث المحفز للإشعاع في حزمة إلكترونية منحرفة دوريًا، براءة اختراع أمريكية رقم 38 22 410، 1974
• بوسكولو، آي.؛ براوتي، جي.؛ كلاوزر، تي.؛ ستانيو، في. (1979). "ليزر الإلكترونات الحرة والميزرات على المسارات المنحنية". الفيزياء التطبيقية . 19 (1): 47- 51. رمز Bibcode : 1979ApPhy..19...47B. doi : 10.1007/BF00900537. S2CID  121093465.
• Deacon, DAG; Elias, LR; Madey, JMJ; Ramian, GJ; Schwettman, HA; Smith, TI (1977). "أول عملية لليزر الإلكتروني الحر". رسائل المراجعة الفيزيائية . 38 (16): 892– 894. رمز Bibcode :1977PhRvL..38..892D. doi : 10.1103/physrevlett.38.892 .
• إلياس، لويس ر.؛ فيربانك، ويليام م.؛ مادي، جون إم جيه؛ شويتمان، إتش. آلان؛ سميث، تود آي. (1976). "ملاحظة الانبعاث المحفز للإشعاع بواسطة الإلكترونات النسبية في مجال مغناطيسي عرضي دوري مكاني". رسائل المراجعة الفيزيائية . 36 (13): 717– 720. رمز Bibcode : 1976PhRvL..36..717E. doi : 10.1103/physrevlett.36.717 .
• جوفر، أبراهام؛ ليفني، زوهار (1978). "أنظمة تشغيل ليزرات الإلكترونات الحرة سيرينكوف-سميث-بورسيل ومضخمات الموجات القصيرة". اتصالات البصريات . 26 (3): 375- 380. رمز Bibcode : 1978OptCo..26..375G. doi : 10.1016/0030-4018(78)90226-2.
• جوفر، أ.؛ ياريف، أ. (1978). "التفاعلات الجماعية والإلكترونية المفردة لحزم الإلكترونات مع الموجات الكهرومغناطيسية، وليزر الإلكترونات الحرة". الفيزياء التطبيقية . 16 (2): 121– 138. رمز Bibcode : 1978ApPhy..16..121G. doi : 10.1007/bf00930376. S2CID  18497302.
• " برنامج الليزر الإلكتروني الحر في مختبر جيفرسون" برنامج الليزر الإلكتروني الحر في مختبر جيفرسون
• براو، سي إيه (1988). "ليزر الإلكترون الحر". ساينس . 239 (4844): 1115– 1121. رمز Bibcode :1988Sci...239.1115B. doi :10.1126/science.239.4844.1115. PMID  17791971. S2CID  45638507.
• باولو لوتشيني، هانز موتز، المتموجات والليزر الإلكترون الحر ، مطبعة جامعة أكسفورد، 1990.

• فصل مخصص لـ XFEL، مدرج على شبكة الإنترنت لتعلم علم البلورات CSIC
• مصادر الضوء
• LCLS (مصدر الضوء المتماسك الخطي)، أول مصدر ضوء متماسك خطي في العالم يعمل بالأشعة السينية الصلبة في مختبر SLAC الوطني للمسرعات
• FERMI، جهاز FEL الجديد في السنكروترون ELETTRA في ترييستي
• كتاب الليزر الإلكتروني الحر المفتوح (الأكاديميات الوطنية للصحافة) محفوظ في 2008-07-19 على موقع واي باك مشين
• المكتبة الافتراضية على شبكة الويب العالمية: أبحاث وتطبيقات الليزر الإلكتروني الحر
• XFEL الأوروبي
• PSI سويسفيل
• مصدر SPring-8 Compact SASE
• PAL-XFEL، كوريا الجنوبية
• نظام نقل حزمة الإلكترونات وتشخيصات شعاع الإلكترون الفائق في دريسدن
• الليزر الإلكتروني الحر لتجارب الأشعة تحت الحمراء FELIX
• مركز WM Keck Free Electron Laser
• برنامج الليزر الإلكتروني الحر في مختبر جيفرسون
• ليزرات الإلكترونات الحرة: الجيل القادم بقلم ديفيد كاستلفيكي، مجلة نيو ساينتست ، 21 يناير 2006
• ليزر إلكتروني حر محمول جواً بقوة ميغاواط للدفاع والأمن
• مشروع الليزر الحر للإلكترونات FERMI@Elettra
• مركز علوم الليزر الإلكتروني الحر (CFEL)
• مختبر FELIX، ليزر الإلكترون الحر في نيميخين، هولندا