PRACA DOKTORSKA Zale ność własności strukturalnych ...

III.2. Synchrotron jako źródło promieni rentgenowskichIstnieją dwa podstawowe typy źródeł promieniowania rentgenowskiego wykorzystywanych do badańdyfrakcyjnych. Są to – lampy rentgenowskie i źródła promieniowania synchrotronowego (PS). Wlampie rentgenowskiej promieniowanie powstaje przy hamowaniu padających na anodęprzespiesznych elektronów (promieniowanie ciągłe) lub na skutek przejść kwantowych elektronówwzbudzonych w atomach materiału anody lampy (promieniowanie charakterystyczne), a wsynchrotronie emitowane jest przez wiązkę rozpędzonych cząstek, które tracą energię nazakrzywieniach toru.Podstawowe własności PS, które czynią je użytecznym w dyfrakcji są następujące:- jest to promieniowanie o wysokiej kolimacji wiązki; rozbieżność kątowa wiązki w kierunku2prostopadłym do płaszczyzny orbity elektronu jest niezwykle mała, rzędu 1 / γ ( γ = E / mc ,gdzie mc 2 = 0.511 MeV – energia spoczynkowa elektronu, E – energia elektronów);- rozkład widmowy PS rozciąga się od podczerwieni do długości fali λmax- zależnej m. in. od energiicząstek w pierścieniu akumulacyjnym;- ma wysoką jasność spektralną (strumień promieniowania emitowany z jednostkowej powierzchniźródła w jednostkowy kąt bryłowy i w jednostkowym przedziale energii promieniowania ∆E) 10 6 -10 7 razy większą niż jasność promieniowania w lampach rentgenowskich;- PS jest spolaryzowane liniowo w płaszczyźnie orbity cząstki emitującej promieniowanie;- poniżej lub powyżej tej orbity PS ma polaryzację kołową (lewo- lub prawoskrętną);- rozkład natężenia PS ma charakter impulsowy.Źródłem PS jest pierścień akumulacyjny, w którym stworzone są odpowiednie warunki dlapodtrzymania stabilnej w czasie wiązki. Porównanie jasności spektralnej różnych źródeł PS pokazanona rysunku III.2.1 [1]. Moc promieniowania emitowanego przez lampy rentgenowskie jest bliskaswojej granicznej wartości z powodu istotnych ograniczeń, związanych z odprowadzeniem ciepła zanody, natomiast istniejące źródła PS modyfikuje się tak, aby dodatkowo zwiększyć strumień 10 2 -10 4razy. Osiąga się to zwiększając prąd w pierścieniu akumulacyjnym, zwiększając kąt zbieraniapromieniowania w płaszczyźnie poziomej za pomocą luster ogniskujących i lokując na prostychodcinkach pierścienia akumulacyjnego dodatkowe urządzenia – undulatory i wiglery [2].Rysunek III.2.1. Rozkład energetycznyjasności spektralnej promieniowania.synchrotronowego dla kilku pierścieniakumulacyjnych. W nawiasach podane sądane charakterystyczne, przy którychdokonano pomiarów jasności spektralnej(1) - DORIS (5 GeV, 100 mA) (Niemcy,Hamburg), (2) - SRS (2 GeV, 685 mA)(Wielka Brytania, Daresbury), (3) - NSLS(2.5 GeV, 500 mA) (USA, Upton N.Y.),(4) - ESRF (5 GeV, 565 mA) (Francja,Grenoble). Rysunek pochodzi z pracy [1].16