Ондулятор

Схематическое изображение ондулятора. 1 — магниты; 2 — электронный пучок; 3 — синхротронное излучение.

Ондуля́тор (от фр. onduler — волноваться, колебаться) — устройство для генерации когерентного синхротронного излучения в электронном накопителе-синхротроне.

Вигглер vs. ондулятор

Ондулятор для Австралийского синхротрона.

Как и вигглер, ондулятор представляет собой магнит с переменным в пространстве поперечным магнитным полем. Его можно представить себе как последовательность коротких дипольных магнитов, полярность каждого следующего из которых противоположна предыдущему. Ондулятор устанавливается в прямолинейный промежуток электронного синхротрона, и ультрарелятивистский пучок проходит в нём по извилистой траектории, близкой к синусоиде, излучая фотоны в узкий конус вдоль оси пучка. Вводится так называемый коэффициент ондуляторности:

[math]\displaystyle{ K=\frac{e B \lambda_u}{2 \pi m_e c} \simeq 0.965\cdot B(T)\cdot \lambda_u(cm), }[/math]

где e — заряд электрона, B — магнитная индукция, [math]\displaystyle{ \lambda_u }[/math] — период ондулятора вдоль оси пучка, [math]\displaystyle{ m_e }[/math] — масса электрона, c — скорость света в вакууме. При [math]\displaystyle{ K\geq 1 }[/math] амплитуда колебаний электронов велика, излучение некогерентно, мощность излучения пропорциональна числу периодов ондулятора [math]\displaystyle{ I \propto N }[/math], устройство называется вигглером. При малых амплитудах колебаний и малом параметре ондуляторности [math]\displaystyle{ K\leq 1 }[/math] излучение становится когерентным, а его мощность [math]\displaystyle{ I \propto N^2 }[/math]. Этот случай соответствует, собственно, ондулятору.

Свойства ондуляторного излучения

Ондуляторное излучение по своей природе близко к синхротронному излучению. Различие между этими двумя типами излучения определяется только эффективной длиной траектории, на которой они формируются.

Длина волны ондуляторного излучения определяется выражением:

[math]\displaystyle{ \lambda = \frac{\lambda_u}{2\gamma^2}(1+K^2/2 + \gamma^2\theta^2), }[/math]

где [math]\displaystyle{ \theta }[/math] — угол между направлением излучения и осью электронного пучка, [math]\displaystyle{ \gamma }[/math] — релятивистский фактор.

[math]\displaystyle{ \gamma \equiv \frac {1} {\sqrt{ 1 - v^2 / c^2}}, }[/math]

где v — скорость пучка электронов, c — скорость света в вакууме.

Минимальная длина волны, таким образом, излучается под нулевым углом, и для характерных параметров [math]\displaystyle{ \lambda_u }[/math] ~ 1 см, [math]\displaystyle{ \gamma }[/math] ~ 3000, [math]\displaystyle{ \lambda_{min} = \frac{\lambda_u}{2\gamma^2} }[/math] ~ 10 Å.

См. также

• Вигглер
• Специализированные источники синхротронного излучения
• Синхротронное излучение

Ссылки

• Soft X-Rays and Extreme Ultraviolet Radiation, курс лекций.