Vorlesungsskript Physik IV - Walther Meißner Institut - Bayerische ...

Abschnitt 8.3 PHYSIK IV 297(a)(b)BeschleunigungvBkEe -xyBeschleunigungvϑB uu y =usinϑxe -u x =u cosϑykEAbbildung 8.9: Abstrahlcharakteristik der Synchrotronstrahlung: (a) Im nicht-relativistischen Fall (β =v 2 /c 2 ≪ 1) ergibt sich die typische Dipolcharakteristik I(ϑ ∝ sin 2 ϑ. (b) Im relativistischen Grenzfall (β =v 2 /c 2 ≃ 1) ist der Strahl sehr eng in Vorwärtsrichtung gebündelt. Die Abstrahlung erfolgt immer senkrechtzur Beschleunigungsrichtung, also tangential zur Kreisbahn.Dies führt zu einem sehr engen tangentialen Strahlbündel in Vorwärtsrichtung (siehe hierzu Abb. 8.9b),dessen Öffnungswinkel ∆ϑ ≃ 2 √ 1 − β 2 ist und typischerweise im mrad-Bereich liegt. Da die Bahnebeneder Elektronen durch die Geometrie des Speicherrings festliegt, ist die Synchrotronstrahlung fernerpolarisiert und zwar rein linear in der Bahnebene. Die enge Strahlbündelung, der weite Spektralbereich,der sich über die Wahl von λ c einstellen lässt, und der hohe Polaristationsgrad machen die Synchrotronstrahlungzu einer idealen Lichtquelle vom UV- bis zum Röntgenbereich.VWUBSpeicherringAMLUElektronenquelleAbbildung 8.10: Schematische Darstellung einer Synchrotronstrahlungsquelle. Der LinearbeschleunigerL sorgt für die Anfangsbeschleunigung, der Booster B ist ein Synchrotron, mit dem die Elektronen bisauf ihre Endenergie (einige GeV) beschleunigt werden. Im Speicherring befinden sich einige InsertionDevices (Undulatoren U, Vielpolwiggler VW oder Ablenkmagneten AM etc.). Mit der HochfrequenzbeschleunigungsstreckeRF wird der Energieverlust pro Umlauf ausgeglichen.In den Synchrotronquellen der 1. Generation wurden Elektronenbeschleuniger (z.B. DESY in Hamburg)parasitär als Synchrotronstrahlungsquellen benutzt. Dies hat sich heute aufgrund der enormen Bedeutungder Synchrotronstrahlung in der Forschung völlig geändert. Es werden heute dezidierte Anlagen speziell2003