Вигглер

Рис.1,Синхротрон

Ви́гглер (от англ. wiggle (синхротрон) — вихлять, изгибаться, ёрзать) — устройство вставки в синхротроне. Это - ряд магнитов, разработанных в режиме периодической ориентации магнитного поля, создающих режим отклонения (шевеления) луча заряженных частиц (прямолинейных траекторий электронов или позитронов) по синусоиде, в кольце хранения синхротрона. Эти отклонения производят эмиссию широкополосной радиации синхротрона. Кривая (радиусная) форма магнита усиливает интенсивность генерации из-за вмонтированных многих диполей магнита в вигглере.

Вигглер

Вигглер представляет собой магнит (см.Рис.2), создающий сильное поперечное (как правило, вертикальное) знакопеременное магнитное поле. Его можно представить себе как последовательность коротких дипольных магнитов, полярность каждого следующего из которых противоположна предыдущему.

Рис.3,Вигглер Хальбаха

Вигглер устанавливается в прямолинейный промежуток электронного синхротрона (см. Рис.1, Рис.3), и ультрарелятивистский пучок проходит в нём по извилистой траектории, близкой к синусоиде, излучая фотоны в узкий конус вдоль оси пучка. Типичный диапазон длин волн синхротронного излучения, генерируемого вигглером, — от жёсткого ультрафиолета до мягкого рентгена, хотя существуют вигглеры с энергией генерируемых квантов до нескольких МэВ. Вигглер, помещённый в резонатор (например, два соосных зеркала), — простейшая модель лазера на свободных электронах. Магниты, из которых собран вигглер, могут быть обычными электромагнитами, сверхпроводящими, либо постоянными. Типичное магнитное поле вигглера — до 10 Тесла. Мощность получаемого синхротронного излучения — до сотен кВт — зависит как от тока пучка, так и от поля, а также от количества полюсов вигглера (от трёх до нескольких десятков).

Режим работы вигглера зависит от постоянной

$k=\frac{e B l}{2 \pi m c},$

где e — заряд электрона, B — магнитное поле, l — период изменения магнитного поля вдоль оси, m — масса электрона, c — скорость света. Если $k \ll 1$, амплитуда осцилляций мала, и синхротронное излучение интерферирует, спектр излучения узкий. Такого рода устройства называют ондуляторами. Собственно вигглер характеризуется $k \gg 1$, спектр его излучения значительно шире, излучение от каждого периода колебаний складывается некогерентно.

Иногда вигглеры устанавливают в накопители для управления декрементами затуханий бетатронных и синхротронных колебаний частиц пучка.

Применение

Современные технологии позволяют создавать относительно компактные рентгеновские лазеры(массой около 1-2 тонны) спецназначения с большим диапазоном регулировки мощности и величины длины волны, настольные, которые находят применение во многих областях:

• Для вывода на орбиту с помощью межконтинентальных ракет с компьютерным управлением и могущих применяться в военных целях, отдельными стержнями позволит поражать одновременно до нескольких десятков целей, или гарантированно поражать одну;
• В микроскопии, в медицине с применением «мягких» рентгеновских лучей для диагносцирования с неразрушающим контролем c разрешением в 32 нанометра и др.

Рис.2, Принципиальная схема работы Лазерного рентгеновского микроскопа

Например, Лазерный рентгеновский микроскоп) с диаметром луча в 0,1 нм обеспечивает получение изображения с разрешением 1,61 мкм).

Принципиальная схема работы лазерного рентгеновского микроскопа (См.Рис.2):

• 1 — Ультрафиолетовое излучение или Инфракрасное излучение лазерные
• 2 — Вынужденное излучение
• 3 — Зона встречи Лазерного импульса с частицей материи
• 4 — Генератор частиц
• 5 — Фотоприемник электромагнитных излучений возбужденных элементов плазменного облака
• 6 — Рентгеновская оптика
• 7 — Вигглер
• 8 — Линейный источник когерентного света Linac Coherent Light Source — LCLS
• 9 — Частица до взрыва