Приглашаем посетить сайт
ОНДУЛЯТОР
ОНДУЛЯТОР (франц. onclulateur, отonde - волна), устройство, в к-ром создаются эл.-магн. поля, действующиена движущиеся в нём заряж. частицы с периодич. силой, удовлетворяющей условию:среднее за период значение силы равно нулю. Движущаяся заряж. частица, <попав в О., совершает периодич. колебат. движение и испускает ондуляторноеизлучение. Заряж. частицу в О. можно считать возбуждённым осциллятором, движущимся равномерно и прямолинейно. Наиб. распространённые траекториизаряж. частицы - синусоиды и спирали.
Схема ондулятора со знакопеременным магнитнымполем. Траектория частиц (электрона е )лежит в плоскости, перпендикулярнойрисунку.
- длина периода траектории частицы.
По виду создаваемых полей О. делятся надва типа. В О. 1-го типа поля периодически изменяются в пространстве иливо времени [знакопеременное магн. поле (рис.), винтовое магн. поле, ВЧ-электрич. <поле, поле эл.-магн. волны и т. д.]. В О. 2-го типа действуют ста-тич. <фокусирующие магн. и электрич. поля (однородное магн. поле, скрещенныеоднородные электрич. и магн. поля, квадрупольное электрич. поле и т. д.).Длина периода траектории частицы в О. 1-го типа задаётся периодом поляО. и в релятивистском случае не зависит от её энергии. В О. 2-го типа длинапериода траектории частицы определяется фокусирующими свойствами полей(градиентом, величиной), амплитудой колебания частицы (задаётся углом икоординатой её вхождения в О.), энергией частицы. О. делят также на статические(постоянные во времени электрич. и магн. поля) и динамические (быстро изменяющиесяво времени эл.-магн. поля).
Природные О. - кристаллы. Усреднённоевпутрикристаллич. электрич. поле является фокусирующим для заряж. частицы(см. Каналирование наряженных частиц )и в то же время - периодич. <ф-цией расстояния, отсчитываемого вдоль прямой, пересекающей кристаллография, <плоскости. Поэтому, если угол и координата вхождения частицы в кристаллтаковы, что она пересекает кристаллографич. плоскости, то кристалл подобенО. 1-го типа. Длина периода траектории частицы в этом случае определяетсямежплоскостным расстоянием и углом между вектором ср. скорости частицыи кристаллографич. плоскостями. Если же нач. условия таковы, что частицыпопадают в режим плоскостного или осевого каналирования, то кристалл подобенО. 2-го типа.
О. нашли широкое применение: они могутслужить источниками ондуляторного излучения, использоваться в лазерахна свободных электронах, в быстродействующих системах индикации протонныхпучков высоких энергий, в системах управления параметрами пучков заряж. <частиц, использующих фокусирующие свойства О. и радиац. трение частиц, <возникающее при испускании ими ондуляторного излучения. О. могут использоватьсяв масс-сепараторах хим. элементов и их изотопов, в ондуляторных линейныхускорителях заряж. частиц, в ондуляторных группирователях пучков заряж. <частиц. Комбинации О. 1-го и 2-го типов (напр., О. с винтовым и с соленоидальныммагн. полями) могут использоваться в масс-спектрометрах, системах вводаионов в магн. ловушки, в системах, создающих регулируемый угл. разброспучков частиц. Во мн. установках может оказаться целесообразным применениеО. с плавно меняющимися параметрами - длиной периода траектории частицы, <величинами магн. и электрич. полей и т. д. В таком О. можно, напр., добитьсяувеличения времени резонансного взаимодействия частиц с эл.-магн. волной, <расширения диапазона частот спектра спонтанного ондуляторного излучения.
В О. с переменным магн. полем могут использоватьсякак пост. магниты с чередующимися знаками полюсов (рис.), так и электромагниты. <В О. на основе электромагнитов, представляющих собой две спирали, сдвинутыедруг относительно друга на половину шага намотки и питаемые противоположнонаправленными токами, создаются винтовые (циркулярно поляризованные) магн. <поля; такие О. наз. спиральными. Комбинируя спиральные О. с одинаковыми разным направлением намотки обмоток, с одинаковым и разным шагом намоткии регулируя токи в обмотках, можно оперативно изменять величину магн. поляО. и вид его поляризации (изменять циркулярную поляризацию магн. поля налинейную или эллиптическую, а также создавать совокупность циркулярно поляризованныхполей с разл. направлениями вращения и разными периодами). Такими методамиможно генерировать ондуляторное излучение с разл. свойствами иа основнойи на высших гармониках.
В О., используемых в источниках ондуляторногоизлучения (генерация опдуляторного излучения на высших гармониках), в ондуляторныхлинейных электронных, протонных, ионных ускорителях, в масс-сепараторахи т. д., часто необходимо создавать магн. поля большой напряжённости. Вэтих случаях перспективно использование в них обычных и высокотемпературныхсверхпроводников, что позволит получать значения нанряжённостей магн. полей~105
106 Э.
Лит.: Алексеев В. П., Бессонов Е. <Г., О способах генерирования циркулярно поляризованного электромагнитногоизлучения на ускорителях и накопителях заряженных частиц, в сб.: Труды6-го Всесоюзного совещания по использованию сиихротронного излучения, СИ-84,Новосиб., 1984; см. также лит. при ст. Ондуляторное излучение.
Е. Г. Бессонов.