Синхротронное излучение
DESCRIPTION
Синхротронное излучение. Готовцев Александр 553гр. Что такое синхротронное излучение и каковы его свойства? Почему излучение электронов в циклических ускорителях в последнее время стало основным инструментом в исследовании взаимодействия электромагнитного излучения с веществом? - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Синхротронное излучение](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061520/5681396d550346895da103b9/html5/thumbnails/1.jpg)
Синхротронное излучение
Готовцев Александр
553гр
![Page 2: Синхротронное излучение](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061520/5681396d550346895da103b9/html5/thumbnails/2.jpg)
• Что такое синхротронное излучение и каковы его свойства?
• Почему излучение электронов в циклических ускорителях в последнее время стало основным инструментом в исследовании взаимодействия электромагнитного излучения с веществом?
• Об искусственных и природных источниках синхротронного излучения
![Page 3: Синхротронное излучение](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061520/5681396d550346895da103b9/html5/thumbnails/3.jpg)
Синхротронное излучение
• Синхротронное излучение - это электромагнитное излучение электронов или позитронов, ускоряемых в циклических ускорителях.
![Page 4: Синхротронное излучение](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061520/5681396d550346895da103b9/html5/thumbnails/4.jpg)
Свойства:
• 1) непрерывный спектр от инфракрасного до рентгеновской области;
• 2) высокая интенсивность;
• 3) острая направленность;
![Page 5: Синхротронное излучение](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061520/5681396d550346895da103b9/html5/thumbnails/5.jpg)
Преимущества перед ренгеновским излучением
1)Можно исследовать более тонкие слои вещества
2)Проводить анализ неставильных веществ
3)Широкий спектр излучения от глубокого УФИ до глубокого ИФИ
![Page 6: Синхротронное излучение](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061520/5681396d550346895da103b9/html5/thumbnails/6.jpg)
Получение синхротронного излучения
Синхротронное излучение получают с помощью ускорителей
![Page 7: Синхротронное излучение](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061520/5681396d550346895da103b9/html5/thumbnails/7.jpg)
Циклотрон
Циклотрон–циклический ускоритель нерелятивистских тяжёлых заряженных частиц (протонов, ионов), в котором частицы двигаются в постоянном и однородном магнитном поле, а для их ускорения используется высокочастотное электрическое поле неизменной частоты.
![Page 8: Синхротронное излучение](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061520/5681396d550346895da103b9/html5/thumbnails/8.jpg)
• Тяжелые заряженные частицы (протоны, ионы) попадают в камеру из инжектора вблизи центра камеры и ускоряются переменным полем фиксированной частоты, приложенным к ускоряющим электродам (их два и они называются дуантами). Частицы с зарядом Ze и массой m движутся в постоянном магнитном поле напряженностью B, направленном перпендикулярно плоскости движения частиц, по раскручивающейся спирали.
![Page 9: Синхротронное излучение](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061520/5681396d550346895da103b9/html5/thumbnails/9.jpg)
• 1 источник тяжелых заряженных частиц (протонов, ионов),
• 2 орбита ускоряемой частицы,
• 3 ускоряющие электроды (дуанты),
• 4 генератор ускоряющего поля,
• 5 электромагнит. Стрелки показывают силовые линии магнитного поля). Они перпендикулярны плоскости верхнего рисунка
![Page 10: Синхротронное излучение](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061520/5681396d550346895da103b9/html5/thumbnails/10.jpg)
Первая работающая модель циклотрона
![Page 11: Синхротронное излучение](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061520/5681396d550346895da103b9/html5/thumbnails/11.jpg)
![Page 12: Синхротронное излучение](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061520/5681396d550346895da103b9/html5/thumbnails/12.jpg)
Ускоритель тяжелых ионов Лаборатории ядерных реакций имени Г.Н. Флерова в Дубне
![Page 13: Синхротронное излучение](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061520/5681396d550346895da103b9/html5/thumbnails/13.jpg)
• Радиус R траектории частицы, имеющей скорость v, определяется формуло
• где y = [1 - (v/c)2]-1/2 – релятивистский фактор.В циклотроне для нерелятивистской ( y=1) частицы в постоянном и однородном магнитном поле радиус орбиты пропорционален скорости, а период обращения
![Page 14: Синхротронное излучение](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061520/5681396d550346895da103b9/html5/thumbnails/14.jpg)
• Недостатком циклотрона является то, что заряженные частицы в нем не могут быть ускорены до больших энергий
![Page 15: Синхротронное излучение](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061520/5681396d550346895da103b9/html5/thumbnails/15.jpg)
Синхрофазатрон
• Синхрофазотрон –циклический ускоритель представляет собой один из видов ускорителей заряженных частиц. Частицы в них разгоняют до больших скоростей и, следовательно, до высоких энергий. По результату их соударений с другими атомными частицами судят о строении и свойствах материи. Вероятность соударений определяется интенсивностью ускоренного пучка частиц, то есть количеством частиц в нем, поэтому интенсивность наряду с энергией — важный параметр ускорителя.
![Page 16: Синхротронное излучение](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061520/5681396d550346895da103b9/html5/thumbnails/16.jpg)
![Page 17: Синхротронное излучение](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061520/5681396d550346895da103b9/html5/thumbnails/17.jpg)
Синхрофазатронное излучение
![Page 18: Синхротронное излучение](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061520/5681396d550346895da103b9/html5/thumbnails/18.jpg)
Поворотный магнит
![Page 19: Синхротронное излучение](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061520/5681396d550346895da103b9/html5/thumbnails/19.jpg)
Излучение на прямолинейном участке
![Page 20: Синхротронное излучение](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061520/5681396d550346895da103b9/html5/thumbnails/20.jpg)
Излучение в ондуляторе
![Page 21: Синхротронное излучение](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061520/5681396d550346895da103b9/html5/thumbnails/21.jpg)
Ондулятор и поворотный магнит
![Page 22: Синхротронное излучение](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061520/5681396d550346895da103b9/html5/thumbnails/22.jpg)
Схема станции Си
![Page 23: Синхротронное излучение](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061520/5681396d550346895da103b9/html5/thumbnails/23.jpg)
Станции СИ
![Page 24: Синхротронное излучение](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061520/5681396d550346895da103b9/html5/thumbnails/24.jpg)
Вид на ускорительный центр
Fermilab, США.
![Page 25: Синхротронное излучение](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061520/5681396d550346895da103b9/html5/thumbnails/25.jpg)
Ускоритель во Франции
![Page 26: Синхротронное излучение](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061520/5681396d550346895da103b9/html5/thumbnails/26.jpg)
Ускоритель в г. Дубна
![Page 27: Синхротронное излучение](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061520/5681396d550346895da103b9/html5/thumbnails/27.jpg)
![Page 28: Синхротронное излучение](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061520/5681396d550346895da103b9/html5/thumbnails/28.jpg)
Распределение мощности СИ
• Распределение мощности СИ излучения напоминает распределение Планка для излучения абсолютно черного тела. Сравнивая в максимуме частоты излучения, находим, что для энергии электронов 1 Гэв эффективная температура имеет порядок 107 К.
![Page 29: Синхротронное излучение](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061520/5681396d550346895da103b9/html5/thumbnails/29.jpg)
Применение Си в медицине
• Медицина – другая область, в которой использование СИ позволяет улучшить традиционную рентгеновскую технику. Синхротронные изображения сердца, артерий и других органов позволяют существенно снизить дозу радиации, которую получает пациент в обычных рентгеновских исследованиях. Например,
![Page 30: Синхротронное излучение](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061520/5681396d550346895da103b9/html5/thumbnails/30.jpg)
Си и новые материалы
• Важное место занимают исследования биологических объектов и синтетических материалов. То, что синхротрон позволяет настраиваться практические на любые длины волн, дает широкие возможности для исследований в оптическом, ультрафиолетовом и рентгеновском диапазоне длин волн.
![Page 31: Синхротронное излучение](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061520/5681396d550346895da103b9/html5/thumbnails/31.jpg)
СИ и нанотехнологии
• Синхротронное излучение позволяет изучать более тонкие слои вещества, фотографировать отдельные атомы.