Emisie

Emitența ( în engleză emittance - radiation ) este o caracteristică numerică a unui fascicul accelerat de particule încărcate , egal cu volumul spațiului de fază (în cazul general, cu șase dimensiuni) ocupat de acest fascicul. Mărimea emitanței este astfel afectată atât de dimensiunea fasciculului în spațiul de coordonate, cât și de răspândirea particulelor sale în viteze (sau, echivalent, în momente ). Emitența este o caracteristică importantă a fasciculelor produse la acceleratoarele de particule , deoarece determină în mare măsură eficiența utilizării ulterioare a fasciculului.

Distingeți emitanța longitudinală și transversală. Mai mult, în cazul unei emisii transversale, acestea trec de obicei de la luarea în considerare a particulelor în spațiul coordonatelor și momentelor la luarea în considerare în spațiul coordonatelor și unghiurilor de propagare . Astfel, emitanța transversală de-a lungul uneia dintre coordonate este măsurată în mm mrad . $(x,p_{x})$ $(x,x'=p_{x}/p_{0})$

Emitență normalizată

Pe măsură ce particulele sunt accelerate, impulsul longitudinal crește foarte mult, iar emitanța transversală scade efectiv (așa-numita " amortizare adiabatică "). Pentru a evalua calitatea fasciculului în timpul accelerației, este adesea folosită emisia normalizată invariantă , unde sunt coeficienții relativiști. $p_{0}$ $\epsilon$ $\epsilon _{n}=\beta \gamma \epsilon$ $\beta ,\gamma$

Invarianța emițătorului

Una dintre cele mai importante proprietăți ale emitanței este păstrarea acesteia atunci când fasciculul trece printr-o structură de focalizare constând din elemente magnetice cu câmp liniar ( magnet dipol , lentilă cvadrupolară ). Astfel, atunci când fasciculul este focalizat, răspândirea în coordonate scade, dar răspândirea în moment crește. Conservarea volumului fazei este explicată prin teorema Liouville . Emitanța încetează să fie conservată dacă asupra particulelor fasciculului acționează câmpuri magnetice neliniare ( lentile sextupole ) sau forțe disipative ( frecare radiativă , împrăștiere intra-bunch etc.).

Dimensiunea transversală a unui fascicul de particule monocromatic de-a lungul canalului de transport este exprimată în termeni de emisie și funcția Twiss beta : . În prezența împrăștierii impulsului δ = Δp/p pentru o valoare diferită de zero a funcției de dispersie, dimensiunea este determinată ca . $\sigma (s)={\sqrt {\epsilon \cdot \beta (s))}$ $\sigma (s)={\sqrt {\epsilon \cdot \beta (s)+D(s)^{2}\cdot \delta ^{2)))$

Emitența în sincrotronul de electroni

Pentru particulele relativiste ușoare dintr-un accelerator ciclic, radiația sincrotron joacă un rol important . Aceasta este ceea ce determină forma și dimensiunea fasciculului în sincrotronii de electroni . Pentru un timp caracteristic (de obicei zeci de microsecunde), fasciculul injectat capătă o distribuție gaussiană în toate cele trei coordonate, care reprezintă un echilibru între amortizarea radiativă a oscilațiilor și fluctuațiile cuantice ale radiației sincrotron, care modifică emisia. Emitența radiației orizontale de echilibru este determinată de următoarea expresie [1] [2] :

\epsilon _{x}={\frac {55}{32{\sqrt {3)}}} {\frac {\lambda _{C}}{J_{x}}}{\frac {\ unt {H(s)ds/r(s)^{3}}}{\oint {ds/r(s)^{2}}}}\gamma ^{2},

unde este lungimea de undă Compton , este factorul relativist, este decrementul de amortizare radiativă adimensională, este curbura orbitei de echilibru, este așa-numita. „invariant de dispersie”, - funcție de dispersie , - Parametri Twiss . Mai mult decât atât, deoarece sincrotronul, de regulă, este situat într-un singur plan (orizontal), radiația are loc și în acest plan și modifică doar emitanța orizontală, în timp ce cea verticală nu scade la zero doar din cauza cuplării finite a betatronului . oscilații a două grade transversale de libertate. Se poate observa din expresia că emitanța de echilibru depinde de funcțiile de structură ale inelului, adică de proprietățile sale de focalizare. Prin urmare, pe sursele specializate de radiație sincrotron , pentru care este important să se minimizeze emisia fasciculului de electroni, sunt utilizate aranjamente speciale ale elementelor magnetice ("Double Bend Achromat", etc.). $\lambda_C$ $\gamma$ $J_{x}$ $1/r(s)$ $H(s)=\gamma _{x}(s)D(s)^{2}+2\alpha _{x}(s)D(s)D'(s)+\beta _{ x}(s)D'(s)^{2}$ $D(s)$ $\alpha _{x},\beta _{x},\gamma _{x)$

Note

↑ Lattices and Emittances , A. Ropert, în proc. „Școala de accelerare CERN: radiații sincrotron și lasere cu electroni liberi”, Grenoble, Franța, 1996, p.91.
↑ Lattices for Low-Emittance Light Sources , A.Jackson, în „Handbook of accelerator physics and engineering”, editat de A.Chao, M.Tigner, 1999, p.65.

Literatură

Emittance - articol din Enciclopedia fizică
„Teoria acceleratorilor ciclici”, A.A. Kolomensky , A.N. Lebedev , M. 1962.