Zdroj synchrotrónového svetla
Synchrotrónový zdroj svetla je zdroj elektromagnetického žiarenia produkovaného synchrotrónom. Toto žiarenie sa môže umelo vytvárať na vedecké a technické účely pomocou špecializovaných urýchľovačov častíc, zvyčajne urýchľovaním elektrónov. Po vytvorení vysokoenergetického zväzku elektrónov sa tento zväzok nasmeruje do pomocných komponentov, ako sú ohybové magnety a vkladacie zariadenia (undulátory alebo wigglery) v pamäťových kruhoch a lasery na voľných elektrónoch. Tie dodávajú silné magnetické polia kolmé na lúč, ktoré sú potrebné na premenu vysokoenergetickej energie elektrónov na svetlo alebo inú formu elektrónmagnetického žiarenia.
Synchrotrónové žiarenie sa môže vyskytovať v urýchľovačoch buď ako rušivý jav pri experimentoch v časticovej fyzike, alebo zámerne na mnohé laboratórne účely. Elektróny sa urýchľujú na vysoké rýchlosti v niekoľkých stupňoch, aby sa dosiahla konečná energia, ktorá môže byť v rozsahu GeV. Vo Veľkom hadrónovom urýchľovači (LHC) zväzky protónov tiež produkujú žiarenie so zvyšujúcou sa amplitúdou a frekvenciou, keď sa urýchľujú vo vákuovom poli a vytvárajú fotoelektróny. Fotoelektróny potom vytvárajú sekundárne elektróny zo stien trubice s rastúcou frekvenciou a hustotou až do 7x1010. Každý protón môže v dôsledku tohto javu stratiť 6,7keV na jednu otáčku. Elektrónové synchrotróny aj protónové synchrotróny teda môžu byť zdrojom svetla.
Hlavné aplikácie synchrotrónového svetla sú vo fyzike kondenzovaných látok, materiálovej vede, biológii a medicíne. Mnohé experimenty využívajúce synchrotrónové svetlo skúmajú štruktúru hmoty od subnanometrovej úrovne elektronickej štruktúry až po mikrometrovú a milimetrovú úroveň. To je dôležité pri lekárskom zobrazovaní. Príkladom praktického priemyselného využitia je výroba mikroštruktúr procesom litografie, galvanizácie a lisovania (LIGA).
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je to synchrotrónový zdroj svetla?
Odpoveď: Synchrotrónový zdroj svetla je zdroj elektromagnetického žiarenia, ktoré produkuje špecializovaný urýchľovač častíc, zvyčajne urýchľovaním elektrónov.
Otázka: Ako sa vytvárajú silné magnetické polia na premenu energie vysokoenergetických elektrónov na svetlo alebo iné formy elektromagnetického žiarenia?
Odpoveď: Silné magnetické polia sa vytvárajú pomocou pomocných komponentov, ako sú ohýbacie magnety a vkladacie zariadenia (undulátory alebo wigglery) v pamäťových kruhoch a lasery na voľné elektróny. Tie dodávajú silné magnetické polia kolmo na lúč, ktoré sú potrebné na premenu vysokoenergetickej energie elektrónov na svetlo alebo inú formu elektrónmagnetického žiarenia.
Otázka: Aký typ častíc možno urýchliť v synchrotróne?
Odpoveď: Elektróny možno urýchliť na vysoké rýchlosti v niekoľkých stupňoch, aby sa dosiahla konečná energia, ktorá môže byť v rozsahu GeV. Okrem toho zväzky protónov tiež produkujú žiarenie so zvyšujúcou sa amplitúdou a frekvenciou, keď sa urýchľujú vo vákuovom poli, čím vznikajú fotoelektróny.
Otázka: Aké typy využitia má synchrotrónové svetlo?
Odpoveď: Hlavné aplikácie synchrotrónového svetla sú vo fyzike kondenzovaných látok, materiálovej vede, biológii a medicíne. Mnohé experimenty využívajúce synchrotrónové svetlo skúmajú štruktúru hmoty od subnanometrovej úrovne elektronickej štruktúry až po mikrometrovú a milimetrovú úroveň. To je dôležité pri lekárskom zobrazovaní. Príkladom praktického priemyselného využitia je výroba mikroštruktúr procesom litografie, galvanizácie a lisovania (LIGA).
Otázka: Koľko energie stratí každý protón pri jednej otáčke v dôsledku tohto javu?
Odpoveď: Každý protón môže v dôsledku tohto javu stratiť 6,7 keV na jednu otáčku.
Otázka: Aký typ urýchľovačov zvyčajne vytvára tieto zdroje?
Odpoveď: Synchrotrónové zdroje svetla sa zvyčajne vyrábajú v špecializovaných urýchľovačoch častíc, ako sú zásobníkové prstence a lasery na voľných elektrónoch.
