삽입 장치

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Argonne National Laboratory의 Advanced Photon Source에 있는 캔트 삽입 장치.

삽입 장치(ID)는 현대의 싱크로트론 광원의 구성 요소로, 가속기 트랙에 "삽입"되기 때문에 그렇게 불린다.이들은 저장되어 있는 충전된 입자 빔이 장치를 통과할 때 위글(wiggle) 또는 분해를 수행하도록 강제함으로써 매우 찬란하고 전방 지향적인 싱크로트론 방사선 방출을 자극하는 주기적인 자기 구조물이다.이 동작은 로렌츠 힘에 의해 발생하며, 우리가 위글러와 불연속기로 알려진 두 종류의 장치의 이름을 얻게 되는 것은 이 진동 운동으로부터이다.더 밝은 빛을 만들 뿐만 아니라, 일부 삽입 장치는 다른 어플리케이션에 대해 다른 주파수가 생성될 수 있도록 조명을 조정할 수 있다.

역사

불연체 이론은 USSR의 비탈리 긴츠부르크가 개발했다.그러나 1953년 스탠포드의 리나크에 최초의 언플러레이터를 설치한 것은 모츠와 그의 팀으로, 가시광선으로 통하는 밀리미터 파도의 방사선을 생성하기 위해서였다.^[1]

1970년대에 이르러서야 전자 저장 링에 콘트롤러를 설치해 싱크로트론 방사선을 생산했다.이런 장치를 처음 가져간 기관은 모스크바의 레베데프 물리연구소와 톰스크 폴리테크닉 대학이었다.이러한 설치로 인해 불연속기 동작의 특성을 보다 완전하게 파악할 수 있었다.

1981년 로렌스 버클리 국립연구소(LBNL), 스탠포드 싱크로트론 방사선연구소(SSRL), 러시아 버드커 핵물리연구소(BINP)의 팀이 할바흐 어레이로 알려진 영구 자기 배열을 개발하면서 단시간 r을 허용하는 싱크로트론 광원에 삽입하기 위한 실용적인 장치가 되었다.전자기 코일 또는 초전도 코일로 달성할 수 없는 에프팅 기간.

유사한 기능에도 불구하고, 위글러는 빔라인에 대한 싱크로트론 방사선을 생성하는 데 사용되기 전에 10년 이상 저장 링에 사용되었다.위글러는 1966년 메사추세츠 케임브리지 일렉트로닉스(Cambridge Electronic Accelerator)에서 처음 넣은 기능인 저장고리에 댐핑 효과가 있다.싱크로트론 방사선의 발생에 처음으로 사용된 위글러는 1979년 SSRL에 설치된 7극 위글러였다.

이러한 것들이 처음으로 전세계 싱크로트론 방사선 시설에 있는 불연속기와 위글러의 수가 증가했기 때문에, 그것들은 차세대 광원인 프리 전자 레이저의 이면에 있는 추진 기술 중 하나이다.

작전

삽입 장치는 전통적으로 스토리지 링의 직선 부분에 삽입된다(이름을 강조한다).저장된 입자 빔(대개 전자)이 ID를 통과함에 따라 입자가 경험하는 교대 자기장이 그들의 궤적을 가로방향 진동을 겪게 한다.이 움직임과 관련된 가속은 싱크로트론 방사선의 방출을 자극한다.

위글러와 불연속기 사이에는 기계적 차이가 거의 없으며, 일반적으로 이를 구별하기 위해 사용되는 기준은 K-Factor이다.K-요인은 다음과 같이 정의되는 치수 없는 상수다.

${\displaystyle K={\frac {qB\lambda _{u}{2\pi \beta mc}}$

여기서 q는 ID를 통과하는 입자의 전하, b는 ID의 피크 자기장, $\lambda {\displaystyle {}_{}}$ ${\$는 ID의 기간, $\beta {\displaystyle }$= ${\displaystyle v}$ /${\displaystyle }$c ${\displaystyle \beta =v/c}$는 입자의 속도, 즉 에너지는$$ 가속 입자의 질량이고 c는 빛의 속도다.

위글러는 K>1이 있고, 언더레이터는 K<1이 있는 것으로 간주된다.

K-Factor는 생성되는 방사선의 에너지를 결정하며, 에너지 범위가 필요한 상황에서는 장치의 자기장의 강도를 변화시켜 K 번호를 수정할 수 있다.영구 자석 장치에서는 일반적으로 자석 배열 사이의 간격을 늘려서 이 작업을 수행한다.전자기기에서는 자석 코일의 전류를 변화시켜 자기장을 변화시킨다.

위글러에서는 자기장의 주기와 강도가 전자에 의해 생성되는 방사선의 주파수에 맞추어져 있지 않다.따라서 한 묶음의 모든 전자는 독립적으로 방사되며, 그 결과 방사선 대역폭은 넓다.위글러는 서로 연결된 휨 자석의 연속이라고 볼 수 있으며, 방사선 강도는 위글러의 자기 극의 수에 따라 조정된다.

비조정기 선원에서 진동 전자에 의해 생성된 방사선은 다른 전자의 움직임과 건설적으로 간섭하여 방사선 스펙트럼의 대역폭이 상대적으로 좁아지게 한다.방사선 강도는 N ${\displaystyle {2\mathrm{}}^{}}$ ${\$로 스케일링되며$,$ 여기서 $N{\displaystyle }$ ${\displaystyle N}$은 자석 배열의 극성 수입니다.

참조