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:

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

где e — заряд электрона, B — магнитная индукция, ${\lambda }_u$ — период ондулятора вдоль оси пучка, $m_e$ — масса электрона, c — скорость света в вакууме. При $K\ge 1$ 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 $K\le 1$ 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.