Սինքրոտրոնային ճառագայթման սպեկտրն այնքան էլ մեծ չէ: Այսինքն, այն կարելի է բաժանել միայն մի քանի տեսակների. Եթե մասնիկը ոչ հարաբերական է, ապա այդպիսի ճառագայթումը կոչվում է ցիկլոտրոնի արտանետում։ Եթե, մյուս կողմից, մասնիկները ունեն հարաբերական բնույթ, ապա դրանց փոխազդեցության արդյունքում առաջացող ճառագայթները երբեմն կոչվում են ուլտրառելյատիվիստական։ Սինխրոն ճառագայթումը կարելի է ձեռք բերել կամ արհեստականորեն (սինքրոտրոններում կամ պահեստավորման օղակներում) կամ բնական ճանապարհով մագնիսական դաշտերով շարժվող արագ էլեկտրոնների շնորհիվ: Այսպիսով արտադրված ճառագայթումն ունի բնորոշ բևեռացում, և առաջացած հաճախականությունները կարող են տարբեր լինել ողջ էլեկտրամագնիսական սպեկտրում, որը նաև կոչվում է շարունակական ճառագայթում:
Բացում
Այս երեւույթն անվանվել է 1946 թվականին կառուցված General Electric սինքրոտրոնային գեներատորի պատվին: Նրա գոյության մասին հայտարարեցին 1947 թվականի մայիսին գիտնականներ Ֆրենկ Էլդերը, Անատոլի Գուրևիչը, Ռոբերտ Լանգմյուիրը և Հերբը։Պոլոքն իր «Էլեկտրոնների ճառագայթումը սինքրոտրոնում» նամակում։ Բայց սա միայն տեսական բացահայտում էր, այս երևույթի առաջին իրական դիտարկման մասին կկարդաք ստորև։
Աղբյուրներ
Երբ բարձր էներգիայի մասնիկները գտնվում են արագացման մեջ, ներառյալ էլեկտրոնները, որոնք ստիպված են շարժվել կոր ճանապարհով մագնիսական դաշտի պատճառով, առաջանում է սինքրոտրոնային ճառագայթում: Սա նման է ռադիո ալեհավաքին, բայց այն տարբերությամբ, որ տեսականորեն հարաբերական արագությունը կփոխի դիտարկվող հաճախականությունը Լորենցի γ գործակցի կողմից Դոպլերի էֆեկտի պատճառով: Հարաբերական երկարության կրճատումն այնուհետև հարվածում է հաճախականությանը, որը դիտվում է γ մեկ այլ գործոնով, դրանով իսկ մեծացնելով ռեզոնանսային խոռոչի ԳՀց հաճախականությունը, որն արագացնում է էլեկտրոնները ռենտգենյան ճառագայթների տիրույթում: Ճառագայթված հզորությունը որոշվում է հարաբերական Լարմորի բանաձևով, իսկ ճառագայթված էլեկտրոնի վրա ուժը որոշվում է Աբրահամ-Լորենց-Դիրակ ուժով:
Այլ առանձնահատկություններ
Ճառագայթման օրինաչափությունը կարող է խեղաթյուրվել իզոտրոպ դիպոլային օրինաչափությունից դեպի բարձր ուղղորդված ճառագայթման կոն: Էլեկտրոնային սինքրոտրոնային ճառագայթումը ռենտգենյան ճառագայթների ամենավառ արհեստական աղբյուրն է։
Հարթակ արագացման երկրաչափությունը, կարծես, դարձնում է ճառագայթումը գծային բևեռացված, երբ դիտվում է ուղեծրի հարթությունում և շրջանաձև բևեռացված, երբ դիտվում է այդ հարթության հետ մի փոքր անկյան տակ: Այնուամենայնիվ, ամպլիտուդը և հաճախականությունը կենտրոնացած են բևեռային խավարածրի վրա:
Սինքրոտրոնային ճառագայթման աղբյուրը նաև էլեկտրամագնիսական ճառագայթման աղբյուր է (EM), որըգիտական և տեխնիկական նպատակների համար նախատեսված պահեստավորման օղակ: Այս ճառագայթումը արտադրվում է ոչ միայն պահեստավորման օղակների, այլ նաև մասնիկների այլ մասնագիտացված արագացուցիչների կողմից, որոնք սովորաբար արագացնում են էլեկտրոնները: Երբ ստեղծվում է բարձր էներգիայի էլեկտրոնային ճառագայթ, այն ուղղվում է օժանդակ բաղադրիչներին, ինչպիսիք են ճկման մագնիսները և ներդիր սարքերը (ալիքներ կամ շարժիչներ): Նրանք ապահովում են ուժեղ մագնիսական դաշտեր, ուղղահայաց ճառագայթներ, որոնք անհրաժեշտ են բարձր էներգիայի էլեկտրոնները ֆոտոնների փոխարկելու համար։
Սինքրոտրոնային ճառագայթման օգտագործում
Սինքրոտրոնային լույսի հիմնական կիրառություններն են խտացված նյութի ֆիզիկան, նյութագիտությունը, կենսաբանությունը և բժշկությունը: Սինքրոտրոնային լույսի օգտագործմամբ փորձերի մեծ մասը կապված է նյութի կառուցվածքի ուսումնասիրության հետ՝ էլեկտրոնային կառուցվածքի ենթանանոմետրային մակարդակից մինչև միկրոմետր և միլիմետր մակարդակ, ինչը կարևոր է բժշկական պատկերավորման համար: Գործնական արդյունաբերական կիրառման օրինակ է միկրոկառուցվածքների արտադրությունը՝ օգտագործելով LIGA գործընթացը:
Սինքրոտրոնային ճառագայթումը ստեղծվում է նաև աստղագիտական օբյեկտների կողմից, սովորաբար այնտեղ, որտեղ հարաբերական էլեկտրոնները պարուրվում են (հետևաբար փոխում են արագությունը) մագնիսական դաշտերի միջոցով:
Պատմություն
Այս ճառագայթումն առաջին անգամ հայտնաբերվել է 1956 թվականին Մեսյե 87-ի կողմից արձակված հրթիռում Ջեֆրի Ռ. Բերբիջի կողմից, ով այն համարում էր Իոսիֆ Շկլովսկու կանխատեսման հաստատում 1953 թվականին, սակայն ավելի վաղ այն կանխատեսվել էր Հաննես Ալֆվենի և Նիկոլայ Հերլոֆսոնի կողմից: 1950 թ. Արեգակնային բռնկումներն արագացնում են մասնիկներըորոնք արտանետում են այս կերպ, ինչպես առաջարկել է Ռ. Ջովանոլին 1948 թվականին և քննադատորեն նկարագրել է Պիդինգթոնը 1952 թվականին։
Տիեզերք
Առաջարկվում է գերզանգվածային սև խոռոչներ ստեղծել սինքրոտրոնային ճառագայթում՝ հրելով մագնիսական դաշտերի գերլարված «խողովակային» բևեռային շրջանների միջով գրավիտացիոն արագացող իոնների միջոցով ստեղծված շիթերը: Նման շիթերը, որոնցից ամենամոտը Messier 87-ում, հայտնաբերվել են Hubble աստղադիտակի կողմից որպես գերլուսավոր ազդանշաններ, որոնք շարժվում են մեր մոլորակի շրջանակից 6 × վրկ հաճախականությամբ (լույսի արագությունից վեց անգամ): Այս երևույթը առաջանում է այն պատճառով, որ շիթերը շատ մոտ են լույսի արագությանը և շատ փոքր անկյան տակ են դիտորդին: Քանի որ արագընթաց շիթերը լույս են արձակում իրենց ճանապարհի յուրաքանչյուր կետում, նրանց արձակած լույսը դիտողին շատ ավելի արագ չի մոտենում, քան բուն շիթը: Հարյուրավոր տարիների ճանապարհորդության ընթացքում արձակված լույսն այսպիսով հասնում է դիտորդին շատ ավելի կարճ ժամանակահատվածում (տասը կամ քսան տարի): Այս երևույթում հարաբերականության հատուկ տեսության խախտում չկա։
Վերջերս հայտնաբերվել է մինչև ≧25 ԳէՎ պայծառություն ունեցող միգամածությունից գամմա ճառագայթման իմպուլսիվ արտանետում, որը հավանաբար պայմանավորված է պուլսարի շուրջ ուժեղ մագնիսական դաշտում թակարդված էլեկտրոնների սինքրոտրոնի արտանետմամբ: Աստղագիտական աղբյուրների դասը, որտեղ սինքրոտրոնի արտանետումը կարևոր է, պուլսարային քամու միգամածություններն են կամ պլերիոնները, որոնցից Խեցգետնի միգամածությունը և դրա հետ կապված պուլսարը արխետիպ են:Ծովախեցգետնի միգամածությունում բևեռացումը 0,1-ից 1,0 ՄէՎ էներգիայով բնորոշ սինքրոտրոնային ճառագայթում է:
Համառոտ հաշվարկի և կոլայդերների մասին
Այս թեմայի վերաբերյալ հավասարումների մեջ հաճախ գրվում են հատուկ տերմիններ կամ արժեքներ՝ խորհրդանշելով այսպես կոչված արագության դաշտը կազմող մասնիկները: Այս տերմինները ներկայացնում են մասնիկի ստատիկ դաշտի ազդեցությունը, որը նրա շարժման զրոյական կամ հաստատուն արագության բաղադրիչի ֆունկցիան է։ Ընդհակառակը, երկրորդ անդամը ընկնում է որպես աղբյուրից հեռավորության առաջին ուժի փոխադարձ, և որոշ տերմիններ կոչվում են արագացման դաշտ կամ ճառագայթման դաշտ, քանի որ դրանք դաշտի բաղադրիչներ են լիցքի արագացման պատճառով (արագության փոփոխություն).
Այսպիսով, ճառագայթվող հզորությունը չափվում է որպես չորրորդ ուժի էներգիա: Այս ճառագայթումը սահմանափակում է էլեկտրոն-պոզիտրոն շրջանաձև բախողի էներգիան։ Սովորաբար, պրոտոնային բախիչները սահմանափակվում են առավելագույն մագնիսական դաշտով: Հետևաբար, օրինակ, Մեծ հադրոնային կոլայդերն ունի զանգվածային էներգիայի կենտրոն 70 անգամ ավելի բարձր, քան մասնիկների ցանկացած այլ արագացուցիչ, նույնիսկ եթե պրոտոնի զանգվածը 2000 անգամ մեծ է էլեկտրոնի զանգվածից:
Տերմինաբանություն
Գիտության տարբեր ոլորտներ հաճախ տերմինները սահմանելու տարբեր եղանակներ ունեն: Ցավոք սրտի, ռենտգենյան ճառագայթների ոլորտում մի քանի տերմիններ նշանակում են նույն բանը, ինչ «ճառագայթում»: Որոշ հեղինակներ օգտագործում են «պայծառություն» տերմինը, որը ժամանակին օգտագործվել է լուսաչափական պայծառությունը վերաբերելու համար կամ սխալ է օգտագործվել։ռադիոմետրիկ ճառագայթման նշանակումներ. Ինտենսիվությունը նշանակում է հզորության խտություն մեկ միավորի մակերեսով, բայց ռենտգենյան աղբյուրների համար դա սովորաբար նշանակում է պայծառություն:
Առաջացման մեխանիզմ
Սինքրոտրոնային ճառագայթումը կարող է առաջանալ արագացուցիչներում կամ որպես չնախատեսված սխալ՝ առաջացնելով էներգիայի անցանկալի կորուստներ մասնիկների ֆիզիկայի համատեքստում, կամ որպես դիտավորյալ նախագծված ճառագայթման աղբյուր բազմաթիվ լաբորատոր կիրառումների համար: Էլեկտրոնները մի քանի քայլով արագանում են մինչև բարձր արագություններ՝ հասնելու վերջնական էներգիայի, որը սովորաբար գտնվում է գիգաէլեկտրոնվոլտի միջակայքում: Ուժեղ մագնիսական դաշտերի պատճառով էլեկտրոնները ստիպված են շարժվել փակ ճանապարհով։ Այն նման է ռադիո ալեհավաքին, բայց այն տարբերությամբ, որ հարաբերական արագությունը փոխում է դիտվող հաճախականությունը Դոպլերի էֆեկտի պատճառով։ Հարաբերական Լորենցի կծկումը ազդում է գիգահերց հաճախականության վրա՝ դրանով իսկ բազմապատկելով այն ռեզոնանսային խոռոչում, որն արագացնում է էլեկտրոնները դեպի ռենտգենյան ճառագայթների տիրույթ: Հարաբերականության մեկ այլ դրամատիկ ազդեցությունն այն է, որ ճառագայթման օրինաչափությունը խեղաթյուրված է ոչ հարաբերական տեսությունից ակնկալվող իզոտրոպ դիպոլային օրինաչափությունից մինչև ծայրահեղ ուղղորդված ճառագայթման կոն: Սա սինքրոտրոնային ճառագայթման դիֆրակցիան դարձնում է ռենտգենյան ճառագայթներ ստեղծելու լավագույն միջոցը: Հարթ արագացման երկրաչափությունը ճառագայթումը դարձնում է գծային բևեռացված, երբ դիտվում է ուղեծրի հարթությունում և ստեղծում է շրջանաձև բևեռացում, երբ դիտվում է այս հարթության վրա մի փոքր անկյան տակ:
Տարբեր օգտագործում
Օգտագործման առավելություններըՍինքրոտրոնային ճառագայթումը սպեկտրոսկոպիայի և դիֆրակցիայի համար իրականացվել է անընդհատ աճող գիտական հանրության կողմից 1960-ականներից և 1970-ականներից: Սկզբում արագացուցիչներ ստեղծվեցին մասնիկների ֆիզիկայի համար։ «Մակաբուծական ռեժիմը» օգտագործում էր սինքրոտրոնային ճառագայթում, որտեղ ճկվող մագնիսական ճառագայթումը պետք է արդյունահանվեր՝ ճառագայթային խողովակներում լրացուցիչ անցքեր փորելով։ Առաջին պահեստավորման օղակը, որը ներկայացվել է որպես սինքրոտրոնային լույսի աղբյուր, Tantalus-ն էր, որն առաջին անգամ գործարկվել է 1968 թվականին: Քանի որ արագացուցիչի ճառագայթումը դառնում է ավելի ինտենսիվ, և դրա կիրառությունները դառնում են ավելի խոստումնալից, սարքերը, որոնք մեծացնում են դրա ինտենսիվությունը, կառուցվել են գոյություն ունեցող օղակների մեջ: Սինքրոտրոնային ճառագայթման դիֆրակցիոն մեթոդը մշակվել և օպտիմիզացվել է հենց սկզբից՝ բարձրորակ ռենտգենյան ճառագայթներ ստանալու համար։ Դիտարկվում են չորրորդ սերնդի աղբյուրները, որոնք կներառեն տարբեր գաղափարներ՝ ծայրահեղ պահանջկոտ և, հավանաբար, դեռևս չստեղծված փորձերի համար գերփայլուն, իմպուլսային, ժամանակային կառուցվածքային ռենտգենյան ճառագայթների ստեղծման համար:
Առաջին սարքեր
Սկզբում այս ճառագայթումը առաջացնելու համար օգտագործվում էին արագացուցիչներում ճկվող էլեկտրամագնիսներ, սակայն այլ մասնագիտացված սարքեր՝ ներդիր սարքեր, երբեմն օգտագործվում էին ավելի ուժեղ լուսավորության էֆեկտ ստեղծելու համար: Սինքրոտրոնային ճառագայթման դիֆրակցիայի մեթոդները (երրորդ սերունդ) սովորաբար կախված են աղբյուրի սարքերից, որտեղ պահեստավորման օղակի ուղիղ հատվածները պարունակում են պարբերականմագնիսական կառուցվածքներ (պարունակում են բազմաթիվ մագնիսներ՝ փոփոխական N և S բևեռների տեսքով), որոնք ստիպում են էլեկտրոններին շարժվել սինուսոիդային կամ պարուրաձև ճանապարհով։ Այսպիսով, մեկ թեքության փոխարեն, ճշգրիտ հաշվարկված դիրքերում բազմաթիվ տասնյակ կամ հարյուրավոր «պտույտներ» ավելացնում կամ բազմապատկում են ճառագայթի ընդհանուր ինտենսիվությունը: Այս սարքերը կոչվում են ճոճվողներ կամ ալիքներ: Ուղարկիչի և ճոճվողի հիմնական տարբերությունը նրանց մագնիսական դաշտի ինտենսիվությունն է և էլեկտրոնների ուղիղ ճանապարհից շեղման ամպլիտուդը: Այս բոլոր սարքերն ու մեխանիզմներն այժմ պահվում են Սինքրոտրոնային ճառագայթման կենտրոնում (ԱՄՆ):
Արտահանում
Կուտակիչն ունի անցքեր, որոնք թույլ են տալիս մասնիկներին հեռանալ ճառագայթային ֆոնից և հետևել ճառագայթի գծին մինչև փորձարարի վակուումային խցիկը: Նման ճառագայթների մեծ քանակությունը կարող է առաջանալ երրորդ սերնդի ժամանակակից սինքրոտրոնային ճառագայթման սարքերից։
Էլեկտրոնները կարող են արդյունահանվել իրական արագացուցիչից և պահվել օժանդակ գերբարձր վակուումային մագնիսական պահեստում, որտեղից դրանք կարող են արդյունահանվել (և որտեղ կարելի է վերարտադրվել) շատ անգամներ: Օղակի մագնիսները պետք է նաև բազմիցս վերասեղմեն ճառագայթը «Կուլոնյան ուժերի» (կամ ավելի պարզ՝ տիեզերական լիցքերի) դեմ, որոնք հակված են ոչնչացնել էլեկտրոնային փնջերը։ Ուղղության փոփոխությունը արագացման ձև է, քանի որ էլեկտրոնները ճառագայթում են բարձր էներգիաներով և արագացման բարձր արագություններով մասնիկների արագացուցիչում: Որպես կանոն, սինքրոտրոնային ճառագայթման պայծառությունը նույնպես կախված է նույն արագությունից։
