Szinkrotron fényforrás
A szinkrotron fényforrás a szinkrotron által előállított elektromágneses sugárzás forrása. A sugárzást tudományos és műszaki célokra mesterségesen lehet előállítani speciális részecskegyorsítókkal, jellemzően elektronok gyorsításával. A nagyenergiájú elektronsugár előállítása után azt olyan segédkomponensekbe irányítják, mint a hajlító mágnesek és a tárológyűrűkbe és a szabadelektron-lézerekbe épített beillesztő eszközök (undulátorok vagy wigglerek). Ezek biztosítják a sugárra merőleges erős mágneses tereket, amelyek szükségesek a nagyenergiájú elektronok energiájának fénnyé vagy az elektronmágneses sugárzás más formájává történő átalakításához.
A szinkrotron sugárzás a részecskefizikai kísérletek során zavaró tényezőként, vagy számos laboratóriumi felhasználási céllal fordulhat elő a gyorsítókban. Az elektronokat több lépcsőben nagy sebességre gyorsítják, hogy elérjék a végső energiát, amely a GeV tartományba eshet. A Nagy Hadronütköztetőben (LHC) a vákuumtérben gyorsuló protonkötegek is egyre nagyobb amplitúdóval és frekvenciával termelik a sugárzást, fotoelektronokat létrehozva. A fotoelektronok aztán a cső falából növekvő frekvenciával és sűrűséggel, akár 7x1010-ig terjedő sűrűséggel másodlagos elektronokat hoznak létre. Minden proton fordulatonként 6,7keV-ot veszíthet e jelenség következtében. Tehát mind az elektronszinkrotronok, mind a protonszinkrotronok fényforrásként szolgálhatnak.
A szinkrotronfény fő alkalmazási területei a kondenzált anyagokkal kapcsolatos fizika, az anyagtudomány, a biológia és az orvostudomány. Számos szinkrotronfényt használó kísérlet vizsgálja az anyag szerkezetét az elektronszerkezet szubnanométeres szintjétől a mikrométeres és milliméteres szintig. Ez fontos az orvosi képalkotásban. Gyakorlati ipari alkalmazásra példa a mikroszerkezetek gyártása a litográfia, galvanizálás és formázás (LIGA) eljárásával.
Kérdések és válaszok
K: Mi az a szinkrotron fényforrás?
V: A szinkrotron fényforrás olyan elektromágneses sugárzásforrás, amelyet egy speciális részecskegyorsító állít elő, jellemzően elektronok gyorsításával.
K: Hogyan jönnek létre az erős mágneses terek, hogy a nagy energiájú elektronok energiáját fénnyé vagy az elektromágneses sugárzás más formáivá alakítsák?
V: Az erős mágneses tereket olyan segédkomponensek hozzák létre, mint a tárológyűrűkben és a szabadelektron-lézerekben lévő hajlító mágnesek és beillesztő eszközök (undulátorok vagy wigglerek). Ezek biztosítják a sugárra merőleges erős mágneses tereket, amelyek szükségesek ahhoz, hogy a nagy energiájú elektron energiáját fénnyé vagy az elektromágneses sugárzás más formájává alakítsák.
K: Milyen típusú részecskéket lehet felgyorsítani egy szinkrotronban?
V: Az elektronokat több lépésben lehet nagy sebességre gyorsítani, hogy a végső energia elérje a GeV tartományba eső energiát. Ezenkívül a vákuumtérben gyorsulva a protonkötegek is növekvő amplitúdójú és frekvenciájú sugárzást termelnek, fotoelektronokat létrehozva.
K: Milyen típusú alkalmazásokban alkalmazható a szinkrotronfény?
V: A szinkrotronfény fő alkalmazási területei a kondenzált anyagok fizikája, az anyagtudomány, a biológia és az orvostudomány. Számos szinkrotronfényt használó kísérlet vizsgálja az anyag szerkezetét az elektronszerkezet szubnanométeres szintjétől a mikrométeres és milliméteres szintig. Ez fontos az orvosi képalkotásban. Gyakorlati ipari alkalmazásra példa a mikroszerkezetek gyártása a litográfia, galvanizálás és formázás (LIGA) eljárásával.
K: Mennyi energiát veszít egy-egy proton fordulatonként a jelenség következtében?
V: Minden egyes proton fordulatonként 6,7keV-ot veszíthet a jelenség következtében.
K: Milyen típusú gyorsítókban keletkeznek jellemzően ezek a források?
V: A szinkrotron fényforrásokat jellemzően speciális részecskegyorsítókkal, például tárológyűrűkkel és szabadelektron-lézerekkel állítják elő.
