अप्रैल 2009 में, दुनिया के पहले कठोर एक्स-रे मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर (XFEL) ने अमेरिकी ऊर्जा विभाग के SLAC राष्ट्रीय त्वरक प्रयोगशाला में पहली रोशनी का उत्पादन किया।Linac सुसंगत प्रकाश स्रोत (LCLS) एक्स-रे दालों का उत्पादन करता है जो किसी भी पिछले प्रकाश स्रोत की तुलना में एक अरब गुना तेज हैं।तब से, इसके प्रदर्शन ने कई वैज्ञानिक क्षेत्रों में नई अंतर्दृष्टि प्राप्त की, जिसमें रासायनिक "आणविक फिल्में" बनाने से लेकर नई पीढ़ी के प्रोटीन की संरचना और गति का अध्ययन करने और हमारे सौर मंडल के विशाल ग्रहों में "हीरे की बारिश" का अनुकरण किया गया। ।"।
SLAC नेशनल एक्सेलेरेटर लेबोरेटरी ने 2013 में LCLS-II परियोजना शुरू की, जिससे एक्स-रे लेज़रों की शक्ति में हजारों गुना वृद्धि हुई और प्रति सेकंड एक मिलियन दालों का उत्पादन हुआ।वर्तमान में, प्रति सेकंड केवल 120 दालों का उत्पादन किया जा सकता है।प्रोजेक्ट अपग्रेड दो साल के भीतर पूरा होने की उम्मीद है।
हार्ड एक्स-रे मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर के कार्य सिद्धांत को दो चरणों में विभाजित किया गया है।सबसे पहले, यह प्रकाश की गति के लिए शक्तिशाली इलेक्ट्रॉन बीम को तेज करता है।फिर बीम को एक उपकरण में ठीक ट्यून मैग्नेट की एक श्रृंखला के माध्यम से पारित किया जाता है जिसे वेवर कहा जाता है, जो इलेक्ट्रॉन ऊर्जा को एक्स-रे की तीव्र दालों में परिवर्तित करता है।
ये दालें एक सेकंड की लंबाई का केवल एक मिलियनवां हिस्सा होती हैं, ताकि वे रासायनिक बांडों के जन्म को पकड़ सकें और परमाणु संकल्प के साथ छवियों का उत्पादन कर सकें।LCLS-II परियोजना प्रयोगशाला के लिए एक नया त्वरक स्थापित करने की योजना बना रही है जो एक अभूतपूर्व पुनरावृत्ति दर प्राप्त करने के लिए क्रायोजेनिक सुपरकंडक्टिंग तकनीक का उपयोग कर सकता है, और एक नया वेवर स्थापित कर सकता है जो एक्स-रे बीम को ठीक से नियंत्रित कर सकता है।
पिछले डेढ़ साल में, प्रयोगशाला में मूल LCLS पल्सर को दो नए सिस्टम के साथ ब्रांड नए कार्यों से बदल दिया गया।प्रत्येक तरंग उपकरण में हजारों मैग्नेट होते हैं जो 100 मीटर से अधिक का विस्तार करते हैं;चुंबकीय क्षेत्र वे एक साथ पैदा करते हैं जो पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र की तुलना में हजारों गुना अधिक मजबूत है, और उत्पन्न बल कुछ टन वजन के बराबर है।उसी समय, चुंबक की संरचना एक सौवें चौड़ाई की चौड़ाई से अधिक नहीं मुड़ जाएगीमानव बाल।
नई तरंग डिवाइस को संयुक्त राज्य अमेरिका में आर्गन नेशनल लेबोरेटरी द्वारा डिज़ाइन किया गया था और इसे लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी द्वारा बनाया गया था, और पिछले वर्ष में एसएलएसी नेशनल एक्सेलेरेटर प्रयोगशाला में स्थापित किया गया था।SLAC त्वरक प्रयोगशाला में वैज्ञानिक नए "हार्ड एक्स-रे" undulator में चुंबक सरणी के माध्यम से मौजूदा LCLS त्वरक के इलेक्ट्रॉन बीम का मार्गदर्शन करने में सक्षम हैं।कुछ ही घंटों में, उन्होंने पहले एक्स-रे सिग्नल उत्पन्न किया और फिर एक्स-रे लेजर प्रदर्शन को अधिकतम करने के लिए कॉन्फ़िगरेशन को ठीक से समायोजित किया।
बर्कले लेबोरेटरीज में इंजीनियरिंग के निदेशक हेनरिक वॉन डेर लीपे ने कहा, "पहली रोशनी की पीढ़ी एक लंबे समय से प्रतीक्षित मील का पत्थर है। यह वैज्ञानिक सुविधा नए वैज्ञानिक अनुसंधान को सक्षम करेगी।"