Sursa de lumină sincrotronică
O sursă de lumină sincrotronică este o sursă de radiație electromagnetică produsă de un sincrotron. Radiația poate fi produsă în mod artificial în scopuri științifice și tehnice prin acceleratoare de particule specializate, de obicei prin accelerarea electronilor. După ce fasciculul de electroni de înaltă energie a fost generat, acesta este direcționat către componente auxiliare, cum ar fi magneții de îndoire și dispozitivele de inserție (ondulatori sau wigglers) în inele de stocare și lasere cu electroni liberi. Acestea furnizează câmpurile magnetice puternice perpendiculare pe fascicul, care sunt necesare pentru a transforma energia electronilor de înaltă energie în lumină sau într-o altă formă de radiație electronomagnetică.
Radiația sincrotronică poate apărea în acceleratoare fie ca o pacoste în experimentele de fizică a particulelor, fie în mod intenționat pentru numeroase utilizări de laborator. Electronii sunt accelerați la viteze mari în mai multe etape pentru a obține o energie finală care poate fi de ordinul GeV. În Large Hadron Collider (LHC), mănunchiurile de protoni produc, de asemenea, radiația la o amplitudine și o frecvență din ce în ce mai mare pe măsură ce se accelerează în câmpul vidului, producând fotoelectroni. Fotoelectronii fac apoi electroni secundari din pereții țevilor cu frecvență și densitate în creștere până la 7x1010. Fiecare proton poate pierde 6,7keV pe tur din cauza acestui fenomen. Așadar, atât sincrotronii de electroni, cât și sincrotronii de protoni pot fi o sursă de lumină.
Principalele aplicații ale luminii de sincrotron sunt în fizica materiei condensate, știința materialelor, biologie și medicină. Multe experimente care utilizează lumina de sincrotron sondează structura materiei de la nivelul sub-nanometric al structurii electronice până la nivelul micrometric și milimetric. Acest lucru este important în imagistica medicală. Un exemplu de aplicație industrială practică este fabricarea de microstructuri prin procedeul de litografie, galvanizare și turnare (LIGA).
Întrebări și răspunsuri
Î: Ce este o sursă de lumină sincrotronică?
R: O sursă de lumină sincrotronică este o sursă de radiație electromagnetică produsă de un accelerator de particule specializat, de obicei prin accelerarea electronilor.
Î: Cum sunt create câmpurile magnetice puternice pentru a converti energia electronilor de înaltă energie în lumină sau în alte forme de radiații electromagnetice?
R: Câmpurile magnetice puternice sunt create de componente auxiliare, cum ar fi magneții de îndoire și dispozitivele de inserție (ondulatori sau wigglers) din inelele de stocare și laserele cu electroni liberi. Acestea furnizează câmpurile magnetice puternice perpendiculare pe fascicul care sunt necesare pentru a converti energia electronilor de înaltă energie în lumină sau într-o altă formă de radiație electromagnetică.
Î: Ce tip de particule pot fi accelerate într-un sincrotron?
R: Electronii pot fi accelerați la viteze mari în mai multe etape pentru a obține o energie finală care poate fi de ordinul GeV. În plus, mănunchiurile de protoni produc, de asemenea, radiații cu amplitudine și frecvență din ce în ce mai mari pe măsură ce se accelerează în câmpul de vid, producând fotoelectroni.
Î: Ce tipuri de aplicații are lumina de sincrotron?
R: Principalele aplicații ale luminii de sincrotron sunt în fizica materiei condensate, știința materialelor, biologie și medicină. Multe experimente care utilizează lumina de sincrotron sondează structura materiei de la nivelul sub-nanometric al structurii electronice până la nivelul micrometric și milimetric. Acest lucru este important în imagistica medicală. Un exemplu de aplicație industrială practică este fabricarea de microstructuri prin procedeul de litografie, galvanizare și turnare (LIGA).
Î: Câtă energie pierde fiecare proton pe tur din cauza acestui fenomen?
R: Fiecare proton poate pierde 6,7keV pe tur din cauza acestui fenomen.
Î: Ce tip de acceleratoare produc de obicei aceste surse?
R: Sursele de lumină sincrotronică sunt produse de obicei de acceleratoare specializate de particule, cum ar fi inelele de stocare și laserele cu electroni liberi.
