Синхротронен източник на светлина
Източник на синхротронна светлина е източник на електромагнитно лъчение, произвеждано от синхротрон. Излъчването може да бъде изкуствено произведено за научни и технически цели от специализирани ускорители на частици, обикновено чрез ускоряване на електрони. След като високоенергийният електронен сноп бъде генериран, той се насочва към спомагателни компоненти, като например огъващи магнити и устройства за вмъкване (ундулатори или уигльори) в пръстени за съхранение и лазери на свободни електрони. Те осигуряват силни магнитни полета, перпендикулярни на снопа, които са необходими за преобразуване на енергията на високоенергийните електрони в светлина или друга форма на електронно-магнитно излъчване.
Синхротронното лъчение може да се появи в ускорителите като неудобство при експерименти в областта на физиката на елементарните частици или по предназначение за много лабораторни цели. Електроните се ускоряват до високи скорости на няколко етапа, за да се постигне крайна енергия, която може да бъде в диапазона GeV. В Големия адронен колайдер (LHC) сноповете протони също произвеждат лъчение с нарастваща амплитуда и честота, докато се ускоряват във вакуумното поле, създавайки фотоелектрони. След това фотоелектроните правят вторични електрони от стените на тръбата с нарастваща честота и плътност до 7x1010. Всеки протон може да загуби 6,7keV на оборот поради това явление. Така че както електронните, така и протонните синхротрони могат да бъдат източник на светлина.
Основните приложения на синхротронната светлина са във физиката на кондензираната материя, материалознанието, биологията и медицината. Много експерименти, използващи синхротронна светлина, изследват структурата на материята от субнанометрово ниво на електронна структура до микрометрово и милиметрово ниво. Това е важно за медицинската визуализация. Пример за практическо промишлено приложение е производството на микроструктури чрез процеса на литография, галванизация и формоване (LIGA).
Въпроси и отговори
Въпрос: Какво представлява синхротронният източник на светлина?
О: Синхротронният светлинен източник е източник на електромагнитно излъчване, произвеждано от специализиран ускорител на частици, обикновено чрез ускоряване на електрони.
В: Как се създават силни магнитни полета, за да се преобразува енергията на високоенергийните електрони в светлина или други форми на електромагнитно излъчване?
О: Силните магнитни полета се създават от спомагателни компоненти, като например огъващи магнити и устройства за вмъкване (ундулатори или уиглери) в пръстени за съхранение и лазери със свободни електрони. Те създават силни магнитни полета, перпендикулярни на лъча, които са необходими за преобразуване на високоенергийната електронна енергия в светлина или друга форма на електронно-магнитно излъчване.
Въпрос: Какъв тип частици могат да бъдат ускорени в синхротрон?
О: Електроните могат да бъдат ускорявани до високи скорости на няколко етапа, за да се постигне крайна енергия, която може да бъде в диапазона GeV. Освен това сноповете протони също произвеждат лъчение с нарастваща амплитуда и честота, докато се ускоряват във вакуумното поле, като правят фотоелектрони.
Въпрос: Какви видове приложения има синхротронната светлина?
О: Основните приложения на синхротронната светлина са във физиката на кондензираната материя, материалознанието, биологията и медицината. Много експерименти, използващи синхротронна светлина, изследват структурата на материята от субнанометрово ниво на електронна структура до микрометрово и милиметрово ниво. Това е важно за медицинската визуализация. Пример за практическо промишлено приложение е производството на микроструктури чрез процеса на литография, галванизация и формоване (LIGA).
Въпрос: Колко енергия губи всеки протон на един оборот вследствие на това явление?
О: Всеки протон може да загуби 6,7keV на оборот поради това явление.
В: Какъв тип ускорители обикновено произвеждат тези източници?
О: Синхротронните източници на светлина обикновено се произвеждат от специализирани ускорители на частици, като например пръстени за съхранение и лазери със свободни електрони.
