Ондулятор

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

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

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:

$K={\frac {eB\lambda _{u}}{2\pi m_{e}c}}\simeq 0.965\cdot B(T)\cdot \lambda _{u}(cm),$

где e — заряд электрона, B — магнитная индукция, $\lambda _{u}$ — период ондулятора вдоль оси пучка, $m_{e}$ — масса электрона, c — скорость света в вакууме. При $K\geq 1$ амплитуда колебаний электронов велика, излучение некогерентно, мощность излучения пропорциональна числу периодов ондулятора $I\propto N$, устройство называется вигглером. При малых амплитудах колебаний и малом параметре ондуляторности $K\leq 1$ излучение становится когерентным, а его мощность $I\propto N^{2}$. 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:

$\lambda ={\frac {\lambda _{u}}{2\gamma ^{2}}}(1+K^{2}/2+\gamma ^{2}\theta ^{2}),$

где $\theta$ — угол между направлением излучения и осью электронного пучка, $\gamma$ — релятивистский фактор.

$\gamma \equiv {\frac {1}{\sqrt {1-v^{2}/c^{2}}}},$

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

Минимальная длина волны, таким образом, излучается под нулевым углом, и для характерных параметров $\lambda _{u}$ ~ 1 см, $\gamma$ ~ 3000, $\lambda _{min}={\frac {\lambda _{u}}{2\gamma ^{2}}}$ ~ 10 Å.

См. также

• Вигглер
• Специализированные источники синхротронного излучения
• Синхротронное излучение

Ссылки

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