Kibocsátás

Az emisszió ( angolul emittance - radiation ) a töltött részecskék gyorsított nyalábjának numerikus jellemzője, amely megegyezik a sugár által elfoglalt (általános esetben hatdimenziós) fázistér térfogatával. Az emisszió nagyságát tehát befolyásolja mind a nyaláb mérete a koordinátatérben, mind pedig a részecskéinek sebességben (vagy ennek megfelelően momentumban ) való terjedése. Az emisszió a részecskegyorsítóknál előállított nyalábok fontos jellemzője , mivel nagymértékben meghatározza a sugár további felhasználásának hatékonyságát.

Különbséget kell tenni a hosszanti és a keresztirányú kibocsátás között. Sőt, transzverzális kibocsátás esetén általában átváltanak a koordináták és a momentumok térbeli részecskéinek figyelembevételéről a koordináták és terjedési szögek térbeli figyelembevételére . Így az egyik koordináta mentén a keresztirányú emittanciát mm mrad -ban mérjük . ${\megjelenítési stílus (x,p_{x})}$ $(x,x'=p_{x}/p_{0})$

Normalizált kibocsátás

A részecskék felgyorsulásával a longitudinális impulzus nagymértékben megnő, és a keresztirányú kibocsátás hatékonyan csökken (az úgynevezett " adiabatikus csillapítás "). A sugár gyorsulás közbeni minőségének felmérésére gyakran az invariáns normalizált emittanciát használják , ahol a relativisztikus együtthatók. $p_{0}$ $\epsilon$ $\epsilon _{n}=\beta \gamma \epsilon$ $\beta ,\gamma$

Emitter invariancia

Az emisszió egyik legfontosabb tulajdonsága annak megőrzése, amikor a nyaláb lineáris térerősségű mágneses elemekből álló fókuszáló szerkezeten halad át ( dipólus mágnes , kvadrupól lencse ). Így a nyaláb fókuszálásakor a koordináták szórása csökken, de a pillanatnyi szórás nő. A fázistérfogat megmaradását a Liouville-tétel magyarázza . Az emisszió megőrzése megszűnik, ha nem lineáris mágneses mezők ( szextupollencsék ) vagy disszipatív erők ( sugárzó súrlódás , csomón belüli szórás stb.) hatnak a nyaláb részecskéire.

A monokromatikus részecskenyaláb transzverzális méretét a transzportcsatorna mentén az emisszió és a Twiss béta függvény fejezi ki : . δ = Δp/p impulzusszórás jelenlétében a diszperziós függvény nullától eltérő értéke esetén a méretet a következőképpen határozzuk meg . $\sigma (s)={\sqrt {\epsilon \cdot \beta (s)))$ ${\displaystyle \sigma (s)={\sqrt {\epsilon \cdot \beta (s)+D(s)^{2}\cdot \delta ^{2))))$

Emittancia az elektron szinkrotronban

A ciklikus gyorsítóban lévő könnyű relativisztikus részecskék esetében a szinkrotronsugárzás fontos szerepet játszik . Ez határozza meg a nyaláb alakját és méretét az elektronszinkrotronokban . A beinjektált nyaláb egy jellegzetes ideig (általában több tíz mikroszekundumig) Gauss-eloszlást kap mindhárom koordinátában, ami egyensúlyt teremt az oszcillációk sugárzási csillapítása és a szinkrotron sugárzás kvantumfluktuációi között, amelyek az emissziót ingadozik. Az egyensúlyi vízszintes sugárzás kibocsátását a következő [1] [2] kifejezés határozza meg :

\epsilon _{x}={\frac {55}{32{\sqrt {3)))){\frac {\lambda _{C}}{J_{x}}}{\frac {\ kenőcs {H(s)ds/r(s)^{3}}}{\oint {ds/r(s)^{2}}}}\gamma ^{2},

ahol a Compton hullámhossz , a relativisztikus tényező, a dimenzió nélküli sugárzási csillapítás csökkenése, az egyensúlyi pálya görbülete, az ún. "diszperzió invariáns", - diszperziós függvény , - Twiss paraméterek . Sőt, mivel a szinkrotron általában egy (vízszintes) síkban helyezkedik el, a sugárzás is ebben a síkban történik, és csak a vízszintes emittanciát billenti, míg a függőleges nem csökken nullára csak a betatron véges csatolása miatt. két keresztirányú szabadságfok oszcillációi . A kifejezésből látható, hogy az egyensúlyi emittancia a gyűrű szerkezeti függvényeitől, azaz fókuszáló tulajdonságaitól függ. Ezért a szinkrotron sugárzás speciális forrásainál , amelyeknél fontos az elektronsugár kibocsátásának minimalizálása, speciális mágneses elemeket alkalmaznak ("Double Bend Achromat" stb.). $\lambda_C$ $\gamma$ $J_{x}$ $1/r(s)$ $H(s)=\gamma _{x}(s)D(s)^{2}+2\alpha _{x}(s)D(s)D'(s)+\beta _{ x}(s)D'(s)^{2}$ $D(s)$ ${\displaystyle \alpha _{x},\beta _{x},\gamma _{x))$

Jegyzetek

↑ Rácsok és kibocsátások , A. Ropert, in proc. "CERN Accelerator School: Synchrotron Radiation and Free Electron Lasers", Grenoble, Franciaország, 1996, 91. o.
↑ Lattices for Low-Emittance Light Sources , A.Jackson, "Handbook of accelerator physics and engineering", szerkesztette A.Chao, M.Tigner, 1999, 65. o.

Irodalom

Emittance - cikk a Physical Encyclopedia -ból
"A ciklikus gyorsítók elmélete", A.A. Kolomensky , A.N. Lebegyev , M. 1962.