SU1064487A1 - Ондул тор - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к ускорите ной технике и может быть использова но дл  получени  пол ризованного эл тромагнитного излучени  в широкой о ласхи спектра. Ондул тором называетс  устройство, в котором под действием внешнего магнитного пол  рел тивистские зар  женные частицы совершают вынужденные периодические колебани  относительно некоторого равномерно движущегос  центра. Колебательное движение частиц сопровождаетс  электромагнитным излучением. Ондул торное излучение обладает интересными по л ризационными характеристиками. Eci ли частицы в ондул торе движутс  по спирали, то излучение, испускаемое ими циркул рно пол ризовано. Циркул рно пол ризованное излучение необходимо дл  исследовани  химических или биологических структур, обл дающих дихроизмом. Известен ондул тор, позвол квдий получить циркул рно пол ризованное излучение, содержащий цилиндрический каркас, на котором концентрично расположены две обмотки, кажда  из которых намотана двум  последователь но соединенными проводниками, образу кйцими двухзаходную спираль, заходы которой сдвинуты друг относительно друга на половину шага намотки ОТ , В данном ондул торе можно полу{чить циркул рно пол ризованное излучение при включении только одной обмотки . Однако в диапазоне углов л9 вблизи направлени  сосредоточена в основном перва  гармоника, ст пень циркул рной пол ризации которой 100%, а на гармониках высших пор дков в направлени х соответствующих их максимальной жесткости и интенсив ности излучени  степень циркул рной пол ризации равна нулю. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  ондул тор, содержащий цилиндрический каркас с размш1енными вдоль его оси посто нными магнитами. Магниты расположены вдоль оси таким образом, что при переходе к соседнему магниту направление магнитного пол  поворачиваетс  на угол i± , , где п - це .лое число И. В указанном ондул торе формирует с  кусочно-однородное монотонное вращающеес  магнитное поле, вдоль геометрической оси сосредоточена в основном перва  гармоника излучени  а на гармониках высших пор дков, в направлени х,соответствующих их мак симальной жесткости и интенсивности излучени , как и в аналоге, степень циркул рной пол ризации равна нулю . Это не позвол ет использовать ондул тор как источник жесткого циркул рно пол ризованного излучени  в области м гкого рентгена при энерги х ускорител  1-5 ГэВ. Кроме того, излучение на гармониках высших пор дков направлено не по геометрической оси ондул тора, что значительно затрудн ет использование его как источника дл  облучени  объектов.Дл  получени  излучени  в области 1л гкого рентгена на первой гармонике необходимо уменьшать длину периода магнитного пол  ондул тора. По техническим причинам сделать дЯд 1 см при зазоре между полюсами магнитом h 2 см (определ етс  рабочей областью синхротронов и накопителей), сохранив достаточно большой амплитуду магнитного пол , нельз . Цель изобретени  - расширение функ циональных возможностей ондул тора путем увеличени  жесткости излучени  и получение высокой степени циркул рно пол ризованного излучени  по заранее заданному закону циркул ции вектора скорости частицы в ондул торе на гармониках высших пор дков в максимуме их интенсивности по оси ондул тора . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в ондул торе, содержащем цилиндрический каркас с размещенными вдоль его оси посто нными магнитами, каждый посто нный магнит повернут относительно предыдущего на угол (f , определ емый соотношением (w-1 при этом длина магнитов L выбираетс  из соотношений Ьтк I 1- С°5тЦк-, ktt + Z 2uгде И1 - пор док симметрии кривой закона циркул ции вектора скорости частицы в ондул торе, k- 1,2,3 ... пор дковый номер магнита. На фиг. 1 приведена схема ондул тЬра . Ондул тор содержит цилиндрический каркас 1, посто нные магниты 2; на фиг. 2 - заданный закон циркул ции вектора скорости частицы с tti 4; на фиг. 3 - проекци  циркул ции вектора скорости частищл в ондул торепрототипе на плоскость, перпендикул рную оси ондул тора, на фиг. 4 то же, но дл  предлагаемого ондул тора , степень циркул рной пол ризации - 3) 4 - интенсивнбсть излучени , 5 - жесткость излучени . Пол ризационные характеристики можно представить в виде параметров iCTOKca

dEu cRlx

ii;r .0 ,i-.,(«)

do

W4

Retxit m yic- eEyK niExK ,„. V - 0 -

/Ех.Г /ЕукГ

|где: j - параметры Стокса,

. -

I

Фурье напр женности электрического под  В9/1НЫ ОИ,

V г г. )1,.

М p(Oexp...

L

k - номер гармоники ОИ;

52 - частота колебаний частицы

в ондул торе; RO рассто ние от ондул тора

до точки наблюдени ;

« г с

- вектор скорости частицы; (в - средн   скорость частицы Е ондул торе, 5r(t)vUV7i; - отклонение радиуса вектора частицы от центра ее колебани в ондул торе;

е - зар д частицы, с - скорость света.

Выражение (2} справедливо под угламив 1 , когда

/E,, ЕслиЕх( Ht,j представить в виде.

хк - ReEyj.-1го Еу Е,, ReE(,4i ImEy и подставить в 2), получим

Г /Еу.Г (чк/

отсюда f означает, что степеньциркул рН1Й1 пол ризации близка к 100% на к-й гармонике в том случае, когда Е хк ijic- писанный случай может иметь место в каком-то

одном или нескольких направлени х о 1л . В других направлени х / 5 . Исследуем циркул рно пол ризованное ОИ, испускаемое в направлении 77 11, где 1 - орт вдоль оси Z

0 ондул тора. Чтобы в направлении IT эффективно испускалось циркул рно пол ризованное ОИ на высших гармониках необходимо, чтобы вектор rv(t) периодически проходил через это направление,

5 а его компоненты р„ ри списывали кри-., вую, обладающую cим :eтpиeй пор дка 41. 3, а компонента |4jr  вл лась периодической функцией с периодок тТ, В ондул торе (фиг. 1 напрайЛение

0 магнитного пол  от магнита к магниту мен етс  вдоль оси на 135 в соответствии с заданным законом циркул ции вектора скорости частицы (фиг. 2). В соответствии с этим законом длина

5 магнитов с четными и нечетными номерами отличаетс  в О раз.

В прототипе (фиг. 3) изображающа  точка частицы движетс  по окружности на к-й гармонике. Излучение на правлено под углом к геометрической оси ондул тора и в максимуме интенсивности излучени  4 и жесткрсти излучени  5 к-й гармоники степень циркул рной пол ризации 3 равна нулю.

5 в предлагаемом ондул торе (фиг.- 4) изображающа  точка частицы на гармониках высших пор дков движетс  по диагонал м и сторонам квадрата, измен   каждый раз в его углах направ0 ление движени  на . В этом случае излучение на к-й гармонике направлено по оси ондул тора и в максимуме интенсивности излучени  4 и жесткости излучени  5 степень циркул 5 торной пол ризации 3 равна 100%.

Предлагаемый ондул тор может быть эффективно использован как источник жесткого циркул рно пол ризованного излучени  дл  облучени  объектов.

А

Г

(риг. f

Claims (1)

1. ОНДУЛЯТОР, содержащий линдрический каркас с размещенными вдоль его оси постоянными магнитами, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей ондулятора, каждый постол янный магнит повернут предыдущего на угол ц соотношением относительно t

   определяемый излуv.9, ци;при этом длина магнитов 'ется из соотношений

   L_2|i ^IC0Sm ’ + 1 ’>

   L выбира'где ш - порядок симметрии кривой закона циркуляции вектора ско- _Q рости частицы в ондуляторе, § 1,2,3.... - порядковый номер магнита.

   >

   □о