«Синхротронное излучение»

магнитотормозное излучение, излучение электромагнитных волн заряженными частицами, движущимися с релятивистскими скоростями в магнитном поле. Излучение обусловлено ускорением, связанным с искривлением траекторий частиц в магнитном поле. Аналогичное излучение нерелятивистских частиц, движущихся по круговым или спиральным траекториям, называют циклотронным излучением; оно происходит на основной гиромагнитной частоте (См. Гиромагнитная частота) и её первых гармониках. С увеличением скорости частицы роль высоких гармоник возрастает; при приближении к релятивистскому пределу излучение в области наиболее интенсивных высоких гармоник обладает практически непрерывным спектром и сосредоточено в направлении мгновенной скорости в узком конусе с углом раствора ΨСинхротронное излучение mc2/Егде mи Е— масса и энергия частицы, с — скорость света в вакууме.

Полная мощность излучения частицы с энергией Е >> mc2равна:

где е — заряд частицы, H_⊥— составляющая магнитного поля, перпендикулярная скорости частицы. Сильная зависимость излучаемой мощности от массы частицы делает С. и. наиболее существенным для лёгких частиц — электронов и Позитронов. Спектральное (по частоте ν) распределение излучаемой мощности определяется выражением:

где , а —цилиндрическая функция (См. Цилиндрические функции) второго рода мнимого аргумента. График функции представлен на рис.

Характерная частота, на которую приходится максимум в спектре излучения частицы, равна (в гц).

Излучение отдельной частицы в общем случае эллиптически поляризовано с большой осью эллипса поляризации, расположенной перпендикулярно видимой проекции магнитного поля. Степень эллиптичности и направление вращения электрического вектора зависят от направления наблюдения по отношению к конусу, описываемому вектором скорости частицы вокруг направления магнитного поля. Для направлений наблюдения, лежащих на этом конусе, поляризация линейная.

С. и. первоначально наблюдалось от электронов в циклических ускорителях, в частности в Синхротроне, откуда оно и получило название. Потери энергии на С. и., а также связанные с С. и. квантовые эффекты в движении частиц необходимо учитывать при конструировании циклических ускорителей электронов высокой энергии. С. и. циклических ускорителей электронов используется для получения интенсивных пучков поляризованного электромагнитного излучения в ультрафиолетовой области спектра и в области «мягкого» рентгеновского излучения; пучки рентгеновского С. и. применяются, в частности, в рентгеновском структурном анализе (См. Рентгеновский структурный анализ).

Большой интерес представляет С. и. космических объектов, в частности нетепловой радиофон Галактики, нетепловое радио- и оптическое излучение дискретных источников (сверхновых звёзд (См. Сверхновые звёзды), пульсаров (См. Пульсары), квазаров (См. Квазары), радиогалактик (См. Радиогалактики)). Синхротронная природа этих излучений подтверждается особенностями их спектра и поляризации. Согласно современных представлениям, релятивистские электроны, входящие в состав космических лучей (См. Космические лучи), дают С. и. в космических магнитных полях в радио-, оптическом, а возможно, и в рентгеновском диапазонах. Измерения спектральной интенсивности и поляризации космических С. и. позволяют получить информацию о концентрации и энергетическом спектре релятивистских электронов, величине и направлении магнитного поля в удалённых частях Вселенной.

С. И. Сыроватский.

Рис. к ст. Синхротронное излучение.

СИНХРОТРОННОЕ излучение (магнитотормозное излучение) - излучение электромагнитных волн заряженными частицами, движущимися с релятивистскими скоростями в магнитном поле, искривляющем их траектории. Впервые наблюдалось в синхротроне (отсюда название).

synchroton radiation

synchrotron emission, synchrotron radiation

СИНХРОТРОННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

(магнитотормозное излучение), излучение эл.-магн. волн заряж ч-цами, движущимися с релятив. скоростями в однородном магн. поле. Излучение ч-ц, движущихся в перем. электрич. и магн. полях, наз. ондуляторным излучением. С. и. обусловлено ускорением, связанным с искривлением траекторий ч-ц в магн. поле. Аналогичное излучение нерелятив. ч-ц, движущихся по круговым или спиральным траекториям, наз. циклотронным излучением; оно происходит на осн. гиромагнитной частоте и ее первых гармониках. С увеличением скорости ч-цы роль высоких гармоник возрастает; при приближении к релятив. пределу излучение в области наиб. интенсивных высоких гармоник обладает практически непрерывным спектром и сосредоточено в направлении мгновенной скорости в узком конусе с углом раствора y=mс2/?, где m и? — масса и энергия ч-цы.

Полная мощность излучения ч-цы с энергией?->mc2 равна:

где е — заряд ч-цы, Н^ — составляющая магн. поля, перпендикулярная скорости ч-цы. Сильная зависимость излучаемой мощности от массы ч-цы делает С. и. наиб. существенным для лёгких ч-ц—эл-нов и позитронов. Спектральное (по частоте n) распределение излучаемой мощности определяется выражением:

K5/3(h) — цилиндрич. ф-ция второго рода мнимого аргумента. График ф-ции

представлен на рис. Характерная частота, на к-рую приходится максимум в спектре излучения ч-цы, равна (в Гц):

n»0,29
• nc=l,8
• 1018H^?2эpr=4,6
• 10-6РH^?2эв.

Излучение отд. ч-цы в общем случае эллиптически поляризовано с большой осью эллипса поляризации, расположенной перпендикулярно видимой проекции магн. поля. Степень эллиптичности и направление вращения вектора напряжённости электрич. поля зависят от направления наблюдения по отношению к конусу, описываемому вектором скорости ч-цы вокруг направления магн. поля. Для направлений наблюдения, лежащих на этом конусе, поляризация линейная.

Впервые С. и. наблюдалось в циклич. ускорителях эл-нов (в синхротроне, поэтому и получило назв. «С. и.»). Потери энергии на С. п., а также связанные с С. и. квант. эффекты в движении ч-ц необходимо учитывать при конструировании циклич. ускорителей эл-нов высокой энергии. С. и циклич. ускорителей эл-нов используется для получения интенсивных пучков поляризованного эл.-магн. излучения в УФ области спектра и в области «мягкого» рентг. излучения; пучки рентг. С. и. применяются, в частности, в рентгеновском структурном анализе.

Большой интерес представляет С. и. косм. объектов, в частности нетепловой радиофон Галактики, нетепловое радио- и оптич. излучение дискретных источников (сверхновых звёзд, пульсаров, квазаров, радиогалактик). Синхротронная природа этих излучений подтверждается особенностями их спектра и поляризации. Согласно совр. представлениям, релятив. эл-ны, входящие в состав космических лучей, дают С. и. в косм. магн. полях в радио-, оптическом, а возможно, и в рентгеновском диапазонах. Измерения спектр. интенсивности и поляризации косм. С. и. позволяют получить информацию о концентрации и энергетич. спектре релятив. эл-нов, величине и направлении магн. полей в удалённых частях Вселенной.

СИНХРОТРОННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ, в физике - ПОТОК ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, вырабатываемый высокоэнергетическими ЭЛЕКТРОНАМИ, постоянно увеличивающими скорость при движении в МАГНИТНОМ ПОЛЕ. Синхротронное излучение может принимать вид рентгеновских лучей, радиоволн или видимого света. Такое излучение применяется в медицине и электронной промышленности. В астрономии этот термин используется для описания космических РАДИОВОЛН подобного СПЕКТРА.

(магнитотормозное излучение), электромагн. излучение, испускаемое заряженными частицами, движущимися в однородном магн. поле по искривленным траекториям с релятивистскими скоростями. С. и. впервые наблюдалось в синхротроне (отсюда назв.). Осн. источники С. и. - ускорители и накопители электронов и позитронов.

Диапазон энергий квантов С. и.-от долей эВ до сотен кэВ (т. е. включает область мягкого рентгеновского излучения). С. и. характеризуется непрерывным спектром, высокой степенью поляризации, большой интенсивностью (превосходит на неск. порядков излучение в рентгеновских трубках), чрезвычайно малой расходимостью, малой длительностью импульсов (до 100 пс). Эти св-ва позволяют использовать С. и. в спектроскопии, рентгеновском структурном анализе, для изучения оптич. активности молекул, возбуждения люминесценции, инициирования фотохим. р-ций и др. Так, благодаря большой интенсивности источников С. и. удалось зарегистрировать мол. спектры поглощения с разрешением 0,003 нм. Разрабатываются импульсные методы спектроскопии, использующие С. и. для исследования метастабильных продуктов фотолиза, механизма сверхбыстрых р-ций и т. п. Рентгеновский структурный анализ биол. объектов, в частности монокристаллов белков, использующий С. и., позволяет значительно сократить время регистрации рентгенограмм, уменьшить радиац. нагрузки на образец. С. и. применяют также, напр., для фотолитографии, в произ-ве интегральных схем.

Лит.: Тернов И. М., Михайлин В. В., Халилов В. Р., Синхротронное излучение и его применение, М., 1980; Синхротронное излучение. Свойства и применение, пер. с англ., М., 1981. В. В. Михайлин.

синхротро́нное излуче́ние

излучение электромагнитных волн заряженных частицами, движущимися с релятивистскими скоростями в магнитном поле, искривляющем их траектории. Впервые наблюдалось в синхротроне (отсюда название).

* * *

СИНХРОТРО́ННОЕ ИЗЛУЧЕ́НИЕ (магнитотормозное излучение), излучение электромагнитных волн заряженными частицами, движущимися с релятивистскими скоростями(см. РЕЛЯТИВИСТСКАЯ СКОРОСТЬ) в магнитном поле, искривляющем их траектории. Впервые наблюдалось в синхротроне (отсюда название).

Термин

синхротронное излучение

магнито-тормозное излучение, - излучение электромагн. волн заряженными частицами, движущимися с релятивистскими скоростями в магн. поле, искривляющем их траектории. Впервые наблюдалось в синхротроне(отсюда и название).

synchrotron emission, synchrotron radiation

* * *

synchrotron radiation

radiazione sincrotronica

синхротро́нне випромі́нювання

синхротро́нне випромі́нювання

излучение эл.-магн. волн заряж. частицами, движущимися с релятивистскими скоростями в магн. поле, искривляющем их траектории. Впервые наблюдалось в синхротроне (отсюда назв.).

Электромагнитное излучение, испускаемое электрически заряженной частицей, движущейся в магнитном поле со скоростью, близкой к скорости света. Название связано с тем, что такое излучение впервые наблюдалось в синхротронных ядерных ускорителях. Синхротронное излучение является главным источником радиоизлучения остатков сверхновых и радиогалактик. Большая часть светового и рентгеновского излучения Крабовидной туманности порождается в синхротронных процессах электронами с очень высокой энергией, испускаемыми центральным пульсаром. Спектр синхротронного излучения имеет характерный профиль, сильно отличающийся от профиля теплового излучения горячего газа, благодаря чему идентификация синхротронных источников значительно облегчается. Поляризация излучения позволяет оценить магнитное поле источника.