Synkrotronljuskälla
En synkrotronljuskälla är en källa till elektromagnetisk strålning som produceras av en synkrotron. Strålningen kan framställas artificiellt för vetenskapliga och tekniska ändamål med hjälp av specialiserade partikelacceleratorer, vanligtvis genom att accelerera elektroner. När den högenergiska elektronstrålen har genererats leds den in i hjälpkomponenter som böjningsmagneter och insättningsanordningar (undulatorer eller wigglers) i lagringsringar och frielektronlasrar. Dessa levererar de starka magnetfält vinkelrätt mot strålen som behövs för att omvandla den högenergiska elektronenergin till ljus eller någon annan form av elektromagnetisk strålning.
Synkrotronstrålning kan förekomma i acceleratorer antingen som en olägenhet i partikelfysikexperiment eller avsiktligt för många laboratorieändamål. Elektroner accelereras till höga hastigheter i flera steg för att uppnå en slutenergi som kan ligga i GeV-området. I Large Hadron Collider (LHC) producerar protonbuntar också strålningen med ökande amplitud och frekvens när de accelererar i vakuumfältet och bildar fotoelektroner. Fotoelektronerna skapar sedan sekundära elektroner från rörväggarna med ökande frekvens och densitet upp till 7x1010. Varje proton kan förlora 6,7keV per varv på grund av detta fenomen. Så både elektron-synkrotroner och proton-synkrotroner kan vara en ljuskälla.
De viktigaste tillämpningarna av synkrotronljus är inom fysik för kondenserad materia, materialvetenskap, biologi och medicin. Många experiment som använder synkrotronljus undersöker materiens struktur från den elektroniska strukturens subnanometernivå till mikrometer- och millimeternivån. Detta är viktigt för medicinsk avbildning. Ett exempel på en praktisk industriell tillämpning är tillverkning av mikrostrukturer med hjälp av litografi, elektroplätering och gjutning (LIGA-processen).
Frågor och svar
F: Vad är en synkrotronljuskälla?
S: En synkrotronljuskälla är en källa till elektromagnetisk strålning som produceras av en specialiserad partikelaccelerator, vanligtvis genom att accelerera elektroner.
F: Hur skapas starka magnetfält för att omvandla den högenergiska elektronenergin till ljus eller andra former av elektromagnetisk strålning?
S: Starka magnetfält skapas av hjälpkomponenter, t.ex. böjningsmagneter och insättningsanordningar (undulatorer eller wigglers) i lagringsringar och frielektronlasrar. Dessa levererar de starka magnetfält vinkelrätt mot strålen som behövs för att omvandla den högenergiska elektronenergin till ljus eller någon annan form av elektromagnetisk strålning.
F: Vilken typ av partiklar kan accelereras i en synkrotron?
S: Elektroner kan accelereras till höga hastigheter i flera steg för att uppnå en slutenergi som kan ligga i GeV-området. Dessutom producerar protonbuntar också strålning med ökande amplitud och frekvens när de accelereras i vakuumfältet, vilket gör fotoelektroner.
F: Vilka typer av tillämpningar har synkrotronljus?
S: De viktigaste tillämpningarna av synkrotronljus finns inom fysik för kondenserad materia, materialvetenskap, biologi och medicin. Många experiment som använder synkrotronljus undersöker materiens struktur från den elektroniska strukturens subnanometernivå till mikrometer- och millimeternivån. Detta är viktigt för medicinsk avbildning. Ett exempel på en praktisk industriell tillämpning är tillverkning av mikrostrukturer med hjälp av litografi, elektroplätering och gjutning (LIGA-processen).
Fråga: Hur mycket energi förlorar varje proton per varv på grund av detta fenomen?
S: Varje proton kan förlora 6,7keV per varv på grund av detta fenomen.
F: Vilken typ av acceleratorer producerar vanligtvis dessa källor?
S: Synkrotronljuskällor produceras vanligen av specialiserade partikelacceleratorer, t.ex. lagringsringar och frielektronlasrar.
