В синхротонах электроны ускоряются ондуляторами или вигглерами. Однако я не понимаю, как вы производите тормозное излучение, потому что тормозное излучение — это трехчастичный процесс: нужны заряженные частицы, ионы и фотоны. Ионы необходимы для сохранения импульса, потому что генерируемые фотоны имеют больший импульс, чем электроны.
Но где у нас есть ионы в синхротроне?
Я думал, что ондуляторы и вигглеры ускоряют только электроны, а разрывные электроны производят фотоны, когда сталкиваются с ионами. Но где у нас эти ионы в синхротронах?
Хорошо, после обсуждения в комментариях я думаю, что понимаю, откуда берется ваше замешательство.
Вы можете нарисовать одну коробку и сказать
«эта реакция между фотоном, электроном и ядром изолирована и сохраняет импульс» ,
но вы также можете нарисовать немного другую рамку и сказать
«эта реакция между фотоном и электроном подвержена внешней силе, поэтому она не сохраняет импульс» 1
где сила обеспечивается полем ядра. Но в последнем представлении вам не нужно ядро , вам нужно поле .
В контексте взаимодействия между ионизирующим излучением и веществом тормозное излучение связано с ядром и обычно обсуждается в терминах, подобных первому. Потому что ядра являются источником сильных полей, которые присутствуют в этих контекстах.
Но если мы, как экспериментаторы, обеспечиваем вигглер (или даже просто поворотный или фокусирующий магнит), то мы обеспечиваем поле в местах, где присутствует ничтожно малое количество ядер (в вакуумной трубке пучка), поэтому нам необходимо наблюдать за процессом в последних терминах.
1 Это место, где строгое языковое различие между «сохраняет [X]» и «всего [X] системы является постоянным», проводимое некоторыми авторами в наши дни, приводит к действительно чрезмерной многословности. Конечно, глобальный импульс сохраняется; но часть уносится из системы электрон/фотон в виде нетривиального вектора Пойнтинга в поле.
Прежде всего, чтобы рассеять путаницу, я хотел бы указать, что магниты вигглеров и ондуляторов (вводных устройств) в синхротроне собраны таким образом, что они производят сильно сфокусированное синхротронное излучение (т.е. их магнитные поля действуют на электроны в таким образом, чтобы они излучали синхротронное излучение). Этот тип излучения не считается тормозным излучением.
Однако вигглеры и ондуляторы также могут быть источником тормозного излучения, если электрон, находящийся за пределами предусмотренной орбиты, сталкивается с ними и теряет ускорение, вызывая тормозное излучение. Этот сценарий не так редок, как может показаться. Магниты вводных устройств по вертикали расположены гораздо ближе к лучу, чем стенки вакуумной камеры, в которую обычно направляется луч снаружи этих устройств. Таким образом, чтобы пройти через вводные устройства, луч должен быть более сильно сфокусирован по вертикали, чем за пределами вводных устройств.
Это показывает важность сильной фокусировки электронного пучка, которая, однако, приводит к вторичным эффектам, например, рассеяние электронов внутри сгустка выталкивает электроны из фазового пространства, в котором они должны находиться, чтобы оставаться на орбите. Такие электроны могут ударяться о магниты вводных устройств и создавать сильное тормозное излучение.
Более того, другим источником тормозного излучения действительно является покоящийся газ покоящихся ионов в «вакууме», с которым могут столкнуться электроны на своей орбите. Столкновение приводит к излучению тормозного излучения. Ими всегда будут некоторые ионы в вакуумной камере, потому что вакуумная камера подвергается воздействию синхротронного излучения, которое способствует десорбции ионов со стенок вакуумной камеры.
Наконец, контролируемые или неконтролируемые потери пучка смещают электроны с их обычной орбиты, так что они могут столкнуться с устройствами ввода или стенками вакуумной камеры. Оба столкновения также приводят к тормозному излучению.
Все эти процессы нежелательны, и поэтому синхротроны сконструированы таким образом, чтобы они были максимально подавлены. Тем не менее полностью избежать эффектов невозможно, и поэтому тормозное излучение остается важнейшим источником радиационного облучения синхротрона.
dmckee --- котенок экс-модератор
cerv21