Πηγή φωτός σύγχροτρον

Η πηγή φωτός σύγχροτρον είναι μια πηγή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που παράγεται από ένα σύγχροτρον. Η ακτινοβολία μπορεί να παραχθεί τεχνητά για επιστημονικούς και τεχνικούς σκοπούς από εξειδικευμένους επιταχυντές σωματιδίων, συνήθως με την επιτάχυνση ηλεκτρονίων. Μόλις παραχθεί η δέσμη ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας, κατευθύνεται σε βοηθητικά εξαρτήματα, όπως μαγνήτες κάμψης και διατάξεις εισαγωγής (undulators ή wigglers) σε δακτυλίους αποθήκευσης και λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων. Αυτά παρέχουν τα ισχυρά μαγνητικά πεδία κάθετα στη δέσμη, τα οποία απαιτούνται για τη μετατροπή της ενέργειας των ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας σε φως ή σε κάποια άλλη μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.

Η ακτινοβολία σύγχροτρον μπορεί να εμφανιστεί σε επιταχυντές είτε ως ενόχληση σε πειράματα σωματιδιακής φυσικής είτε σκόπιμα για πολλές εργαστηριακές χρήσεις. Τα ηλεκτρόνια επιταχύνονται σε υψηλές ταχύτητες σε διάφορα στάδια για να επιτύχουν τελική ενέργεια που μπορεί να κυμαίνεται στην περιοχή των GeV. Στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC), δέσμες πρωτονίων παράγουν επίσης την ακτινοβολία με αυξανόμενο πλάτος και συχνότητα καθώς επιταχύνονται στο πεδίο του κενού, δημιουργώντας φωτοηλεκτρόνια. Τα φωτοηλεκτρόνια στη συνέχεια κάνουν δευτερογενή ηλεκτρόνια από τα τοιχώματα του σωλήνα με αυξανόμενη συχνότητα και πυκνότητα έως 7x1010. Κάθε πρωτόνιο μπορεί να χάσει 6,7keV ανά στροφή λόγω αυτού του φαινομένου. Έτσι, τόσο τα σύγχροτρα ηλεκτρονίων όσο και τα σύγχροτρα πρωτονίων μπορούν να αποτελέσουν πηγή φωτός.

Οι κυριότερες εφαρμογές του φωτός συγχρότρου είναι στη φυσική συμπυκνωμένης ύλης, στην επιστήμη των υλικών, στη βιολογία και στην ιατρική. Πολλά πειράματα που χρησιμοποιούν φως σύγχροτρον διερευνούν τη δομή της ύλης από το επίπεδο της ηλεκτρονικής δομής κάτω του νανομέτρου έως το επίπεδο των μικρομέτρων και των χιλιοστών. Αυτό είναι σημαντικό στην ιατρική απεικόνιση. Ένα παράδειγμα πρακτικής βιομηχανικής εφαρμογής είναι η κατασκευή μικροδομών με τη διαδικασία λιθογραφίας, ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης και χύτευσης (LIGA).

Ερωτήσεις και απαντήσεις

Ερ: Τι είναι η πηγή φωτός συγχρότρου;

Ερ: Πώς δημιουργούνται ισχυρά μαγνητικά πεδία για τη μετατροπή της ενέργειας των ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας σε φως ή άλλες μορφές ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας;

Ερ: Τι είδους σωματίδια μπορούν να επιταχυνθούν σε ένα σύγχροτρον;

Ερ: Τι είδους εφαρμογές έχει το φως σύγχροτρον;

Ερ: Πόση ενέργεια χάνει κάθε πρωτόνιο ανά στροφή λόγω αυτού του φαινομένου;

Ερ: Τι είδους επιταχυντές παράγουν συνήθως αυτές τις πηγές;

Αναζήτηση με γράμμα