Синхротронное излучение

Синхротронное излучение
Готовцев Александр
553гр
• Что такое синхротронное излучение и каковы
его свойства?
• Почему излучение электронов в циклических
ускорителях в последнее время стало
основным инструментом в исследовании
взаимодействия электромагнитного излучения
с веществом?
• Об искусственных и природных источниках
синхротронного излучения
Синхротронное излучение
• Синхротронное излучение - это
электромагнитное излучение электронов
или позитронов, ускоряемых в
циклических ускорителях.
Свойства:
• 1) непрерывный спектр от
инфракрасного до рентгеновской
области;
• 2) высокая интенсивность;
• 3) острая направленность;
Преимущества перед
ренгеновским излучением
1)Можно исследовать более тонкие слои вещества
2)Проводить анализ неставильных веществ
3)Широкий спектр излучения от глубокого УФИ до
глубокого ИФИ
Получение синхротронного
излучения
Синхротронное излучение получают с
помощью ускорителей
Циклотрон
Циклотрон–циклический ускоритель
нерелятивистских тяжёлых заряженных
частиц (протонов, ионов), в котором
частицы двигаются в постоянном и
однородном магнитном поле, а для их
ускорения используется высокочастотное
электрическое поле неизменной частоты.
• Тяжелые заряженные
частицы (протоны, ионы)
попадают в камеру из
инжектора вблизи центра
камеры и
ускоряются переменным
полем фиксированной
частоты, приложенным к
ускоряющим электродам (их
два и они называются
дуантами). Частицы с
зарядом Ze и массой m
движутся в постоянном
магнитном поле
напряженностью B,
направленном
перпендикулярно плоскости
движения частиц, по
раскручивающейся спирали.
• 1 - источник тяжелых
заряженных частиц
(протонов, ионов),
• 2 - орбита ускоряемой
частицы,
• 3 - ускоряющие электроды
(дуанты),
• 4 - генератор ускоряющего
поля,
• 5 - электромагнит.
Стрелки показывают
силовые линии магнитного
поля). Они
перпендикулярны
плоскости верхнего
рисунка
Первая работающая модель циклотрона
Ускоритель тяжелых ионов Лаборатории ядерных
реакций имени Г.Н. Флерова в Дубне
• Радиус R траектории частицы, имеющей
скорость v, определяется формуло
• где y = [1 - (v/c)2]-1/2 – релятивистский фактор.
В циклотроне для нерелятивистской ( y=1) частицы в
постоянном и однородном магнитном поле радиус
орбиты пропорционален скорости, а период обращения
• Недостатком циклотрона является то, что
заряженные частицы в нем не могут быть
ускорены до больших энергий
Синхрофазатрон
• Синхрофазотрон –циклический ускоритель
представляет собой один из видов ускорителей
заряженных частиц. Частицы в них разгоняют
до больших скоростей и, следовательно, до
высоких энергий. По результату их соударений
с другими атомными частицами судят о
строении и свойствах материи. Вероятность
соударений определяется интенсивностью
ускоренного пучка частиц, то есть количеством
частиц в нем, поэтому интенсивность наряду с
энергией — важный параметр ускорителя.
Синхрофазатронное излучение
Поворотный магнит
Излучение на прямолинейном
участке
Излучение в ондуляторе
Ондулятор и поворотный
магнит
Схема станции Си
Станции СИ
Вид на ускорительный центр
Fermilab, США.
Ускоритель во Франции
Ускоритель в г. Дубна
Распределение мощности СИ
• Распределение мощности СИ излучения
напоминает распределение Планка для
излучения абсолютно черного тела. Сравнивая
в максимуме частоты излучения, находим, что
для энергии электронов 1 Гэв эффективная
температура имеет порядок 107 К.
Применение Си в медицине
• Медицина – другая область, в которой использование СИ
позволяет улучшить традиционную рентгеновскую технику.
Синхротронные изображения сердца, артерий и других
органов позволяют существенно снизить дозу радиации,
которую получает пациент в обычных рентгеновских
исследованиях. Например,
Си и новые материалы
• Важное место занимают
исследования
биологических объектов и
синтетических материалов.
То, что синхротрон
позволяет настраиваться
практические на любые
длины волн, дает широкие
возможности для
исследований в оптическом,
ультрафиолетовом и
рентгеновском диапазоне
длин волн.
СИ и нанотехнологии
• Синхротронное
излучение
позволяет изучать
более тонкие слои
вещества,
фотографировать
отдельные атомы.