Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1983.
- эл.-магн. осцилляторов, в частностиизлучение заряж. частиц в ондуляторе.
Источники О. и. состоят из ускорителяили накопителя частиц (чаще электронов) и одного или неск. ондуляторов. Скорость частицы в ондуляторе можно представитьв виде суммы скоростей: постоянной v и периодической переменной ( Т- период колебаний частицы в ондуляторе, t - время). Одиночнаяускоренная частица, пройдя через ондулятор, испускает цуг эл.-магн. волн, зависит от угла между и направлением наблюдения. На расстояниях ( - длина периодатраектории частицы в ондуляторе, К - число периодов)
где Испущенный частицей цуг содержит К периодов, и, следовательно, круговаячастота осн. гармоники О. и.В общем случае цуги волн О. и. на интервале неявляются гармоническими и излучение происходит на неск. гармониках, кратныхосновной. Частоты n -йгармоники определяются в соответствии с Доплера эффектом ф-лой
где - частота колебаний частицы в ондуляторе. При = 0 частоты О. и. максимальны. Вследствие конечной длительности цугов О. к-рый определяет относительную естеств. ширину спектральной линии
При К 1О. и., наблюдаемое под заданным углом ,монохроматично и имеет частоту, соответствующую (*). Осн. часть энергии, v в узком диапазоне углов
где - значения энергии частицы, т - её масса,- релятивистский фактор частицы.=v/с;
Вектор v изменяет своё направлениеотносительно в нек-ром диапазоне углов Если то частица при движении в ондуляторе излучает в основном в направлениях, вдиапазон углов С увеличением растёт ускорение частицы v, а следовательно, и полная интенсивностьО. и. При О.
В направлении наблюдения, определяемомединичным вектором n, излучение испускается эффективно только втом случае, когда мин. угол между п и v не превышает 1/.Величина спектральной плотности потока энергии О. и., испускаемого частицейв направлении на первой гармонике, достигает макс. значения при (условие оптимальной генерации). При число гармоник О. резко (~) возрастает, спектр О. н. становится близким к спектру синхротронного излучения.
Источники О. и. всех типов обладают важнымипреимуществами перед источниками синхротронного излучения, лазерами и др. ) выражение (*) можно привести к виду
где ( - среднеквадратичноезначение напряжённости магн. поля, -нек-рое характерное его значение).
Уширение спектральной линии, интенсивностьи степень поляризации спонтанного О. и., а также коэф. усиления индуцированногоО. и. зависят от величины углового ( )и энергетического ( )разбросов пучка частиц; эти величины должны удовлетворять условию
Характеристики ондуляторного излучениязависят также от формы пучка частиц, нелинейностей полей ондулятора и еготипа.
Спонтанное нскогерентное О. и. В источникахтакого излучения частицы пучка излучают независимо друг от друга. Фазыэл.-магн. волн, испускаемых разл. частицами пучка, являются случайнымиф-циями времени. Интенсивность излучения таких источников I нк пропорц. i пучка частиц:
где re = e2/mc2 -классич. радиус частицы, е- её заряд.
Поток dn ф/dt эквивалентныхфотонов О. и. (поток полной, т. е. усреднённой по углам, энергии фотонов,
где В этих условиях при К =102 один электрон, пройдя черезондулятор, испускает один фотон; пучок электронов при i= 0,1 Асоздаёт поток dn ф/dt =6 х 1017 фотонов/снезависимо от энергии частиц.
Возможности источников спонтанного некогерентногоО. и. можно рассмотреть на примере источника, в к-ром используется ондулятори пучок частиц с параметрами:=3 см,= 3000Э, i= 0,1 А; если при этом =1 ГэВ и 10 ГэВ, то энергия фотонов составляет ок. 150 эВ и 15 кэВ, а интенсивностьО. и. - 35 Вт и 3,5 кВт соответственно. Источники О. и. с такими параметрамицелесообразно создавать на основе синхротронов и накопителей электронов, Спонтанное О. и. может применяться в техже областях исследований, что и синхротронное излучение: в рентг. микроскопии, Обычно длина периода траектории частицыв ондуляторе см, т. к. она должна быть больше его апертуры, определяемой поперечнымиразмерами пучка (1мм). Более жёсткое излучение (с энергией квантов )при меньшей эффективности генерации испускается в ондуляторах с << 1 см. Такими ондуляторами могут служить, напр., эл.-магн. волны(обратный Комптона эффект )и кристаллы. Кристаллы устанавливаютсяна краю рабочей области синхротронов, на выходе линейных ускорителей электронов, Спонтанное когерентное О. и. В источникахтакого излучения используют пучок частиц, предварительно сгруппированный(сбанчированный) в сгустки длиной находящиеся друг от друга на расстоянии равном или кратном Их интенсивность
I ког =N1SI нк
где - число частиц в одном сгустке пучка, S3- интегральный фактор когерентности излучения, определяющийся размерами,
где М - число сгустков пучка, r п- поперечные размеры пучка.
Частицы в ондуляторе можно использоватьв качестве активной среды лазеров. В источниках спонтанного когерентногоО. и. плотность излучающих частиц - осн. параметр активной среды - в общемслучае промодулирована в пространстве координат и импульсов, поэтому такиеисточники наз. также параметрич. лазерами на свободных электронах (ЛСЭ).Фазы эл.-магн. волн, испускаемых частицами пучка в источниках спонтанногокогерентного О. и., скоррелированы между собой, а интенсивность ~i2,поэтому их называют также ЛСЭ на сверхизлучении.
Совр. техника группирования пучков позволяетосуществлять генерацию когерентного О. и. с 1 нм. С применением резонаторов можно увеличить интенсивность источниковспонтанного когерентного О. п. в Q раз, где Q - добротность резонатора. Индуцированное О. и. В источниках такогоизлучения используют однородные по плотности пучки частиц. В ондуляторвместе с пучком подаётся внеш. эл.-магн. волна. Частицы однородного пучкаравновероятно попадают как в тормозящие, так и в ускоряющие фазы волны. Интенсивность эл.-магн. излучения, выходящегоиз источника индуциров. О. и., пропорц. величине
|Е В + Е П|2= |Е В|2 + 2|Е В Е П|- |Е П|2,
где Е в - напряжённость электрич. п - напряжённость электрич. поля, создаваемогосгруппировавшимися в сгусток частицами пучка. Вклад индуцир. О. и. пропорционален2 | Е В Е П |. О. и. распространяется в той же областипространства и обладает теми же характеристиками, что и усиливаемая волна. п |2 соответствует спонтанному когерентномуО. и. источника, и при | Е П |2 2 | Е В Е П| | Е в |2 (режим больших коэф. усиления) генерируетсяв основном спонтанное когерентное О. и. Роль внеш. волны в этом случаесводится к "затравке", группирующей пучок. Большие коэф. усиления и большиеэффективности излучения источников, осуществляемые, как правило, с использованиемв них ондуляторов с переменными параметрами (период траектории частиц, Источники спонтанного некогерентного О. и длиной когерентности степенью поляризации ~100%, вид к-рой можно изменять в ходе эксперимента. и достигает значений Р~ 1 кВт (при ~0,1 нм). Параметр вырождения (плотность числа фотонов в одной моде) источниковспонтанного некогерентного О. и. в оптич. диапазоне длин волн может на3 - 4 порядка превышать параметр вырождения тепловых источников и достигатьзначений 1и с уменьшением длины волны падает по степенному, а не по экспоненциальному(как для тепловых источников) закону.
Источники спонтанного некогерентного О. Идея генерации спонтанного О. и. впервыебыла высказана и обоснована В. Л. Гинзбургом в 1947. Теоретически былопоказано, что О. и. должно обладать рядом преимуществ перед синхротроннымизлучением: монохроматичностью в заданном направлении, более высокой спектральнойплотностью потока энергии излучения. Была предложена схема источника, вк-ром частицы пучка проходят многократно через ондулятор, двигаясь по замкнутойтраектории в магн. системах типа синхротронов с прямолинейными промежутками. Уникальные возможности источников спонтанного некогерентного О. и. былипродемонстрированы в 1977 - 78 на синхротронах в Физ. ин-те АН СССР и Томскомполитехн. ин-те. В 1958 - 59 Р. Твиссом (R. Twiss), Моцем, Р. Пантеллом(R. Pantell), Шнайдером (J. Schneider) и А. В. Гапоновым-Греховым началиобсуждаться физ. процессы в источниках индуцир. О. и. Первые такие источникибыли созданы и исследованы на длине волны 10см[I960, Р. М. Филлипс (Phillips)]. В 1977 Дж. Мейди (Madey) с сотрудникамипродемонстрировал работу таких источников в ИК-диапазоне на Станфордскомлинейном ускорителе электронов.
Лит.: Синхротронное излучение иего применения, 2 изд., М., 1985; Бессонов Е. Г., К теории параметрическихлазеров на свободных электронах, "Квантовая электроника", 1986, т. 13,№ 8, с. 1617; его же, О пространственно-временной когерентности ондуляторногоизлучения, "ЖТФ", 1988, т. 58, в. 3, с. 498 (библ.); Генераторы и усилителина релятивистских электронных потоках. Сб. ст., под ред. В. М. Лопухина, лазер на свободных электронахна основе микротрона, "ДАН СССР", 1989, т. 306, №3, с. 580; Бессонов Е. Е. Г. Бессонов.
Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1988.
Смотреть больше слов в «Физической энциклопедии»
ОНДУЛЯТОРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ, излучение, испускаемое заряженными частицами (напр., электронами) при движении их по периодически искривленной электрическим или магнитным полем траектории (синусоиде, спирали).<br><br><br>... смотреть
ОНДУЛЯТОРНОЕ излучение - излучение, испускаемое заряженными частицами (напр., электронами) при движении их по периодически искривленной электрическим или магнитным полем траектории (синусоиде, спирали).<br>... смотреть
ОНДУЛЯТОРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ , излучение, испускаемое заряженными частицами (напр., электронами) при движении их по периодически искривленной электрическим или магнитным полем траектории (синусоиде, спирали).... смотреть
ОНДУЛЯТОРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ, излучение, испускаемое заряженными частицами (напр., электронами) при движении их по периодически искривленной электрическим или магнитным полем траектории (синусоиде, спирали).... смотреть
- излучение, испускаемое заряженными частицами(напр., электронами) при движении их по периодически искривленнойэлектрическим или магнитным полем траектории (синусоиде, спирали).... смотреть
излучение, испускаемое заряж. частицами (напр., электронами) при движении их по периодически искривленной электрич. или магн. полем траектории (синусои... смотреть
undulator radiation