Основные свойства синхротронного излучения Синхротронное излучение (СИ) это магнитотормозное излучение релятивистских электронов с энергией где Е – энергия электрона, mc 2 =0,5 МэВ – его энергия покоя, Если траектория электрона близка к окружности радиуса R, то СИ будет сконцентрировано вблизи плоскости орбиты в угле

В точку наблюдения, расположенную в этой плоскости, излучение приходит по касательной, проведенной к траектории из этой точки. Длина участка траектории, из которого видна точка наблюдения – длина формирования излучения – будет порядка, Длительность вспышки излучения в точке наблюдения при однократном прохождении электроном Lф оценивается как:

Спектр излучения при этом будет иметь максимум при длине волны Поток излучения (Вт/мм2 ) на расстоянии L(м) от точки излучения просуммированный по всему спектру где Е – энергия электронов, Гэв, i – ток, А, Н – магнитное поле –кЭ. Поток излучения в относительном спектральном интервале Δλ/λ на данной длине волны (Вт/мм2 ) где λ выражено в нм, а η(λ/ λс ) и ν(λ/ λс ) – универсальные спектральная и угловая функции СИ.

Полный поток фотонов всех энергий, излучаемый в горизонтальный угол N = 1,3 *1017 E*i фотон/с мрад Спектральный поток фотонов на данной длине волны в относительный интервал длин волн Δλ/λ, фотон/с мрад: Спектральная яркость источника СИ зависит от размеров и углового разброса электронов в пучке: где Δх Δz –эффективный горизонтальный и вертикальный размеры пучка; Δθz – угловой разброс электронов в пучке по вертикали.

Степень линейной поляризации СИ рассчитывается по формуле К – модифицированные функции Бесселя с аргументом Cтепень циркулярной поляризации

Излучение электронов в ондуляторе где λ 0 – период ондулятора, N – число периодов. Спектральное и угловое распределения излучения из ондулятора существенно зависят от соотношения между максимальным углом поворота электрона в магнитном поле ондулятора и углом излучения из одиночного магнита Отношение этих величин – параметр ондуляторности который и определяет режим работы ондулятора

При малых полях в ондуляторе (К

Режим генерации гармоник ондуляторного излучения ( К1 ) При увеличении магнитного поля в ондуляторе величина К увеличивается, поперечное движение электронов становится релятивистским, модуляция продольной скорости электрона становится существенной При этом в спектре излучения появляются гармоники ондуляторного излучения ( i = 1,2,3…) Cинхротронный режим ( К>>1 ) В этом случае характеристики излучения в точке наблюдения получаются за счет суммирования потоков с разных участков траектории. Режим используется для сдвига спектра СИ в жесткую область ( как правило используются сверхпроводящие магниты) или для повышения мощности пучков СИ при использовании многополюсных змеек (вигглеров) ( N = 50 – 200).

Влияние параметров электронных пучков на характеристики потоков СИ Основной потребительской характеристикой пучков СИ является спектральная яркость, равная числу фотонов излучаемых в единицу времени (N λ ), с единицы площади (S) в единицу телесного угла (Ω) Яркость существенно зависит от размеров σ x,z и угловых разбросов θ x,z электронного пучка. Поскольку σ x,z θ x,z =ε x,z где ε x,z фазовый объем электронного пучка, то наиболее важным условием повышения яркости являетс я минимизаци я эмиттанса электронного пучка в ускорителе.

Кроме того, яркость источника может быть повышена установкой виглеров и ондуляторов, для чего магнитная структура накопителя должна иметь длинные проямолинейные промежутки. В центре промежутков где β x,z эффективное фокусное расстояние магнитной системы. Для оптимизации вигглера на максимум яркости необходимо сжать размеры пучка за счет уменьшения β x,z в точке излучения. В месте установки вигглера должно быть β x,z L виглера Яркость излучения в ондуляторе сильно зависит от углового разброса электронов в пучке т.к. для генерирования ОИ с Δλ/λ ~ 1/N и соответственно с яркостью В онд ~ N 2 необходимо соблюдение по всей длине ондулятора условия интерференции излучения от электронов,имеющих угловой разброс θ x,z, L онд θ 2 x,z < λ онд /π, что приводит к требованию: