Synkrotronlyskilde
En synkrotronlyskilde er en kilde til elektromagnetisk stråling, der produceres af en synkrotron. Strålingen kan produceres kunstigt til videnskabelige og tekniske formål ved hjælp af specialiserede partikelacceleratorer, typisk ved at accelerere elektroner. Når den højenergiske elektronstråle er blevet genereret, ledes den ind i hjælpekomponenter såsom bøjemagneter og indsætningsanordninger (undulatorer eller wigglers) i lagerringe og frielektronlasere. Disse leverer de stærke magnetfelter vinkelret på strålen, som er nødvendige for at omdanne den højenergiske elektronenergi til lys eller en anden form for elektromagnetisk stråling.
Synkrotronstråling kan forekomme i acceleratorer enten som en gene i partikelfysikeksperimenter eller med vilje til mange laboratorieformål. Elektroner accelereres til høje hastigheder i flere trin for at opnå en slutenergi, der kan ligge i GeV-området. I Large Hadron Collider (LHC) producerer protonbunker også strålingen med stigende amplitude og frekvens, når de accelereres i vakuumfeltet og laver fotoelektroner. Fotoelektronerne danner derefter sekundære elektroner fra rørvæggene med stigende frekvens og tæthed op til 7x1010. Hver proton kan miste 6,7keV pr. omgang på grund af dette fænomen. Så både elektronsynkrotroner og protonsynkrotroner kan være en lyskilde.
De vigtigste anvendelser af synkrotronlys er inden for fysik af kondenseret stof, materialevidenskab, biologi og medicin. Mange eksperimenter med synkrotronlys undersøger stoffets struktur fra det elektroniske strukturniveau under nanometerniveau til mikrometer- og millimeterniveau. Dette er vigtigt i forbindelse med medicinsk billeddannelse. Et eksempel på en praktisk industriel anvendelse er fremstilling af mikrostrukturer ved hjælp af litografi, galvanisering og støbning (LIGA-processen).
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er en synkrotronlyskilde?
A: En synkrotronlyskilde er en kilde til elektromagnetisk stråling, der produceres af en specialiseret partikelaccelerator, typisk ved at accelerere elektroner.
Spørgsmål: Hvordan skabes stærke magnetfelter, der kan omdanne den højenergiske elektronenergi til lys eller andre former for elektromagnetisk stråling?
A: Stærke magnetfelter skabes af hjælpekomponenter som f.eks. bøjningsmagneter og indsætningsanordninger (undulatorer eller wigglers) i lagringsringe og frielektronlasere. Disse leverer de stærke magnetfelter vinkelret på strålen, som er nødvendige for at omdanne den højenergiske elektronenergi til lys eller en anden form for elektromagnetisk stråling.
Spørgsmål: Hvilken type partikler kan accelereres i en synkrotron?
Svar: Elektroner kan accelereres til høje hastigheder i flere trin for at opnå en slutenergi, der kan ligge i GeV-området. Desuden producerer protonbunke også stråling med stigende amplitude og frekvens, når de accelereres i vakuumfeltet, hvilket giver fotoelektroner.
Spørgsmål: Hvilke typer anvendelser har synkrotronlys?
A: De vigtigste anvendelser af synkrotronlys er inden for fysik af kondenseret stof, materialevidenskab, biologi og medicin. Mange eksperimenter med synkrotronlys undersøger stoffets struktur fra det elektroniske strukturniveau under nanometerniveau til mikrometer- og millimeterniveau. Dette er vigtigt i forbindelse med medicinsk billeddannelse. Et eksempel på en praktisk industriel anvendelse er fremstilling af mikrostrukturer ved hjælp af litografi, galvanisering og støbning (LIGA-processen).
Spørgsmål: Hvor meget energi mister hver proton pr. omdrejning på grund af dette fænomen?
Svar: Hver proton kan miste 6,7keV pr. omdrejning på grund af dette fænomen.
Spørgsmål: Hvilken type acceleratorer producerer typisk disse kilder?
A: Synkrotronlyskilder produceres typisk af specialiserede partikelacceleratorer som f.eks. lagringsringe og frielektronlasere.
