Amondulant – Wikipedia

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Ondulatrices (Anglais: onduler = Se déplacer vous-même, déplacer la forme de l’arbre) et Wiggler ( faire bouger = secoué) sont des dispositifs techniques pour produire un rayonnement synchrotron. Vous serez sous le terme générique Dispositifs d’insertion utilisé dans les accélérateurs d’électrons à haute énergie.

Si une particule chargée électriquement est distraite par un champ magnétique, cela signifie physiquement qu’il subit une accélération à travers la direction du vol. Une particule déplacée à une vitesse presque légère – un électron en pratique – libère le rayonnement électromagnétique, le rayonnement synchrotron.

Le Wiggler et l’ondulateur sont des rangées d’aimants de dipol qui se tiennent d’affilée en alternant l’orientation nord-sud. En raison de la disposition magnétique spéciale, une particule volant à travers est forcée d’un chemin en forme de sinus semblable à un serpent. La particule libère ainsi le rayonnement synchrotron dans sa direction de vol moyenne. Les propriétés du rayonnement dépendent fortement de la longueur des aimants individuels, de la résistance du champ magnétique et de la vitesse, de la charge et de la masse de la particule.

Il existe un certain nombre de types différents pour Wiggler et des moinsdiants:

• Construction électromagnétique, dans laquelle soit un joug de fer commun est enfermé par diverses bobines conductrices normales (densité de flux magnétique B = 2 tesla (t)) ou des bobines de puissance supraconductrices peuvent être disposées de manière coquille ( B > 2 t à environ 12 t) de sorte qu’ils forment le champ de dipolf alternant;
• Permanentmagnete ( B = 0,8–1,0 t);
• Aimants hybrides. Ici, les champs magnétiques de plusieurs aimants permanents sont guidés à travers un joug métallique; Cela atteint une densité de flux plus élevée qu’avec des aimants permanents seuls. (( B > 2 t)

Schémas de schémas d’une ondulation

Wiggler diffère des sous-in -culeurs du type de rayonnement synchrotron: un Wiggler crée un spectre continu et une ondulation d’un spectre de ligne.

Ceci est réalisé par différents types. Dans le Wiggler, les particules sont très fortement déviées afin d’atteindre une énergie de photons élevée. À cette fin, des aimants plus forts sont utilisés que dans les sous-in -culeurs; Les aimants du Wiggler sont généralement disposés sous forme de réseau Halbach. De plus, la période est

La structure magnétique (voir Schemaskizzze) dans les wigglers généralement plus grande que chez les sous-in-utilateurs. En raison de la déflexion élevée, les clubs de rayonnement générés ont un grand angle par rapport à l’axe du Wiggler et ne se chevauchent donc pas. En conséquence, les différents clubs de rayonnement ne peuvent pas interférer entre eux et le spectre du rayonnement généré est relativement large.

Dans le cas de l’ondulateur, le chemin de fer Electron est choisi de sorte que tous les clubs de rayonnement interdirent. Ceci est réalisé par une petite déviation du chemin de fer électronique. Cela conduit à une énergie photonique plus petite, mais aussi à un spectre vif et à une brillance plus élevée. L’angle d’ouverture du rayonnement généré est également plus petit.

L’intensité du rayonnement émis au centre du faisceau de rayonnement généré (c’est-à-dire sur l’axe optique) est proportionnelle au nombre d’électrons dans le paquet d’électrons émettant (groupe) dans les deux types. De plus, cela dépend du nombre de périodes de déviation, par laquelle il existe une différence significative entre Wiggler et l’ondulateur:
Dans le cas de WigGLern, l’intensité sur l’axe optique est proportionnelle au nombre de périodes de déviation, mais pour les sous-in-intimes du carré de ce nombre.

Le sans dimension décrit la transition de l’ondulateur à la Wiggler Undulateur de Paramètre :

${DisplayStyle k = {frac {eblambda _ {u}} {2pi mc}}, {text {,}}}$

Voici C’est La charge élémentaire, B La force du champ magnétique,

dir undulateurperiode, m La masse électronique et c La vitesse de la lumière. La période d’ondulateur est l’itinéraire selon lequel le champ magnétique accepte à nouveau sa valeur d’origine. K Décrit la force de la direction des électrons.

• Est
  ${displaystyle k> 1}$

  

  ${DisplayStyle ipropto n}$

  ) Le résultat est qu’un spectre relativement large survient.

• Est applicable
  ${DisplayStyle Kleq 1}$

  , alors la déviation est petite, les cônes lumineux produisaient du chevauchement de manière constructive et on parle d’une ondulation. (L’intensité est alors proportionnelle au carré du nombre de périodes d’ondulateur:

  ${displaystyle ipropto n ^ {2}}$

  )

La longueur d’onde du rayonnement émis peut être utilisée avec le SO-appelé Équation de l’ondulateur calculer:

${displaystyle lambda = {frac {lambda _ {u}} {2Gamma ^ {2}}} Left (1+ {frac {k ^ {2}} {2}} + (theta gamma) ^ {2} à droite),}$

Voici

Là lorentzfaktor,

dir undulateurperiode, K le paramètre d’ondulateur décrit ci-dessus et

L’angle mesuré par le centre du club émis.

Malgré son nom, l’équation s’applique à la fois au Wiggler et à l’ondulateur; K Fixé lequel des deux est.

• L’expression précédente
  ${DisplayStyle {frac {lambda _ {u}} {2Gamma ^ {2}}}}$

  montre que le rayonnement à ondes courtes par une contraction de Lorentz et l’effet Doppler (donc

  ${DisplayStyle Gamma ^ {2}}$

  ) La période d’ondulateur survient.

• Un
  ${displaystyle thêta}$

  Si vous reconnaissez que le rayonnement émis au centre a la longueur d’onde la plus courte et l’augmente vers l’extérieur.

Afin de créer la même énergie de photons dans une ondulation que dans un Wiggler, les packages d’électrons doivent être accélérés à une énergie plus élevée. Cet effort supplémentaire est accepté car le rayonnement émis a une brillance beaucoup plus élevée et un spectre plus étroit. Dans les sources de rayonnement synchrotron modernes de la troisième et de la quatrième génération, seuls des sous-intiateurs sont utilisés.

La longueur d’une ondulation est généralement de quelques mètres. Si vous étendez la longueur à plusieurs 10 mètres ou même à plusieurs 100 mètres, le rayonnement résultant sur la route désormais plus longue peut changer avec le package électronique et de cette manière, vous pouvez obtenir une microstructure spéciale dans le package. Si tel est le cas, on parle d’un laser à électrons francs. ^[d’abord] L’intensité d’un FEL n’est pas seulement proportionnelle au carré du nombre de périodes d’ondulateur (

), mais également proportionnel au carré du nombre d’électrons contenus dans l’emballage (

). Cela augmente considérablement l’éclat et l’intensité.

1. ↑ H. Motz: Ondulatrices et lasers d’électrons francs . Dans: Physique contemporaine . Groupe 20 , Non. 5 , 1. septembre 1979, ISSN 0010-7514 , S. 547–568 , est ce que je: 10.1080 / 00107517908210921 (Anglais).