Ондулятор Советский патент 1981 года по МПК H05H7/00 

Изобретение относится к ускорительной технике и используется, в частности для генерации электронами в магнитном ондуляторе излучения любой заданной, формы спектра, которое может быть использовано в научных исследованиях и прикладных работах. Известен магнитный ондулятор, в котором параметры всех магнитных сек ций равны между, собой 1. Любые магнитные ондуляторы, плоские или спиральные, всегда выполняют с одина ковым размером магнитных секций или одинаковым шагом спирали - для спирального ондулятора. При этом мощность ондуляторного излучения прихо дится на правую гармонику частоты колебаний электрона при движении в такой системе, а ширина этой спек ральной линии обратно пропорциональ на числу магнитных секций. Получить заданную форму спектра ондулятора излучения в таких конструкциях прин ципиально невозможно. Кроме того, ось траектории движения электрона в известных структурах не совпадает с осью самого ондулятора и параметр пучка частиц на входе и выходе из установки не равны между собой. Это недостатокне позволяет устанавлива такие ондуляторы в кольце циклических ускорителей или накопителей электронов. 1аиболее близким техническим решением является ондулятор, содержащий магнитные секции различной длины и средства для возбуждения магнитного поля в них 23- В такой конструкции в общем случае можно генерировать ондуляторное излучение сплошного спектра. Длинноволновая и коротковолновая границы этого спектра определяются соответственно наибольшим и наименьшим периодом магнитного поля ондулятора. К недостаткам этого устройства относится то, что длина магнитных секций определяет только спектральный ин-цервал излучения, а получить заданную форму этого спектра излучения невозможно, так как невозможно произвольно изменять величину магнитного поля в каких-.либо секциях такого ондулятора, ибо это приведет к срыву свободного прохожденияондулятора электроном и попаданию его на стенки ондулятора; ось траектории движения частиц не совпадает с осью магнитной системы ондулятора, при этом частицы попадают в рассеянные магнитные поля

что искажает параметры ондуляторного излучения; параметры электронного пучка, координаты и направление вектора скорости на входе и выходе из устройства не совпадают, что делает невозможным использование такого ондулятора в кольце электронного синхротрона или накопителя.

Целью изобретения является получение ондуляторного излучения регулируемой интенсивности.

Это достигается тем, что в предлагаемом ондуляторе каждые четыре секции объединены в блок, причем отношение длины крайних секций блока к длине внутренних удовлетворяет соотношению

где / Н, / Н,.,/,

Н.

-среднее значение магнитного поля внутренних секций-,

н„

-среднее значение магнитного поля в крайних магнитных секциях.

На фиг. 1 и 2 схематически изображены предлагае1чый ондулятор и траектория движения электрона в нем. На фиг. 1 обозначено: Р- 2(ai + bi) длина i-ro блока ондулятора, а и Hj,- - длина и среднее значение магнитного поля крайних секций i-ro блока, Ь| и - длина и среднее значение поля во внутренних магнитных секциях i-ro блока, В общем случае длина волны -ой гармоники спектра ондуляторного излучения равна

L

,

(1)

л .if

2i))io

где Р - длина периода магнитного поля вдоль оси движения электронаJ jbjj - скорость продольного

дрейфа электрона в блоке;

релятивистский фактор; Е - энергия электрона, ф - угол наблюдения от оси

конуса излучения. Мощность ондуляторного излучения сосредоточена, в основном, в первой гармонике спектра. Следовательно, при } 1, Ч const ч (наблюдение по оси конуса излучения) получим Р. в данном случае различные длины волн излучения определяются различными длинами периодов магнитНОГ9 .поля ондулятора, т.е. различной длиной блоков магнитных секций. Констру ция блоков из четырех секций позволяет скорректировать траекторию движения электрона в каждом отдельном блоке независимо от других. Это позволяет легко набирать ондулятор из блоков любой длины и любого количества, не изменяя параметров пучка на выходе ондулятора относительно его входа и всегда получая совмещение оси движения электрона с осью ондулятора. При этом в каждом блоке обязательно должны выполняться указанные соотношения для длин магнитных секций в блоке и величины полей в них.

С другой стороны число излучаемых фотонов в каждом блоке g сильно зависит от величины магнитного поля в секциях блока и определяется выражением

g C0, /(l+fj)J ff H (2)

где Н - среднее значение магнитного

поля в блоке, |Ь V/cj V - скорость электрона; С - скорость света.

Таким образом, при сохранении постоянного соотношения для каждого

данного блока длин магнитных секций и соотношения полей в них можно из-, менять сами величины магнитных полей в секциях и тем самым изменять интенсивность излучения частиц в

данном блоке, т.е. на данной длине волны. Причем в отличие от прототипа при любом изменении величины магнитных полей в секциях блока (но при определении их соотношения, указанном выше) основной характер движения частицы в блоке будет оставаться неизменным, т.е. электрон, пролетая такой ондулятор, генерирует ондуляторное излучение различной интенсивности на различных длинах волн.

Формула изобретения

Ондулятор, содержащий магнитные секции различной длины и средства для возбуждения магнитного поля в них, отличающийся тем, что, с целью получения ондуляторного излучения регулируемой интенсивности, каждые четыре секции объединены в блок, причем отношение Длины крайних секций блока к длине внутренних удовлетворяют соотношению а/Ь (VI + г - 1), 1i / H / Hj / ,

Н - среднее значение магнитного

поля внутренних секций; Hj - среднее значение магнитного поля крайних магнитных секций блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Алферов Д.А. и др. Препарат 118, ФИАН СССР, 1975.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2320135/25, 20.08.76,

по которой принято положительное решение.

gf,.. i,. ti ,lg/

4

J

«./