Радиационные эффекты в ондуляторах и кристаллах

• Автор: Башмаков, Юрий Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.23
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 186 с. : ил.

1 Принципы действия ондулятора

1.1 Магнитный ондулятор

1.2 Ондуляторное излучение как излучение быстро движущегося осциллятора

1.3 Условие динольности ондуляторного излучения

1.4 Интерференционные явления в ондуляторе

1.5 Траектории частиц в ондуляторах

1.5.1 Движение заряженных частиц в плоском ондуляторе

1.5.2 Движение заряженных частиц в квадрупольном ондуляторе

1.5.3 Движение заряженных частиц в спиральном ондуляторе

2 Теоретические основы ондуляторного излучения

2.1 Общие свойства ОИ

2.2 Дипольное ондуляторное излучение
• 2.3 Излучение в плоском ондуляторе
2.4 Основные характеристики синхротронного излучения
2.5 Излучение в спиральном ондуляторе
2.6 Основные энергетические соотношения
2.7 Квантовые поправки к ондуляторному излучению
3 Излучение пучка частиц в ондуляторе
3.1 Влияние параметров электронного пучка и диафрагмирования ОИ на его
свойства
3.2 Условия генерации спонтанного когерентного ОИ
3.3 Пространственная когерентность ОИ
3.4 Индуцированные процессы в ондуляторе
4 Источники ондуляторного излучения на синхротронах и накопителях
4.1 Характеристики действующих синхротронов и накопителей
4.2 Электронный синхротрон ” Пахра”
4.2.1 Градиентные и октулольные полюсные обмотки
4.2.2 Малоапертурные импульсные отклоняющие септум-магниты
4.3 Выбор параметров источников ОИ

4.4 Магнитная система ондулятора
4.4.1 Плоский ондулятор
* 4.4.2 Спиральный ондулятор
4.4.3 Универсальный спиральный ондулятор
4.4.4 Краевые поля ондулятора
4.4.5 Ондуляторы для ЛСЭ
4.5 Сопряжение ондулятора с циклическим ускорителем
4.6 Ондулятор на синхротроне ’’Пахра”
4.7 Источники ОИ на синхротронах и накопителях
4.8 Метод получения поляризованных квазимонохроматических фотонов высокой энергии на установках со встречными пучками
5 Динамика электронов в синхротроне ’’Пахра”
5.1 Исследование динамики поперечных размеров пучка в процессе ускорения
5.1.1 Экспериментальная установка
5.1.2 Результаты эксперимента
5.1.3 Обсуждение результатов
5.2 Расчет замкнутой орбиты в циклическом ускорителе
5.2.1 Математический формализм
5.2.2 Алгоритм локализации замкнутой орбиты и структура программы
численного моделирования
5.2.3 Результаты вычислений
5.3 Исследование нелинейной динамики и медленный вывод электронов
5.3.1 Основные теоретические положения
« 5.3.2 Резонанс третьего порядка
5.3.3 Динамика частиц при нелинейном резонансе четвертого порядка
5.3.4 Математическое моделирование
5.3.5 Экспериментальное исследование процесса вывода
6 Экспериментальное исследование свойств ондуляторного излучения
6.1 Первые наблюдения ондуляторного излучения на прямых электронных
пучках
6.2 Наблюдение ондуляторного излучения на синхротроне ФИАН’’Пахра”
6.3 Спектрально-угловые характеристики
6.4 Поляризационные свойства
6.4.1 Использование поляризационных характеристик ОИ в экспериментальных исследованиях
6.5 Спектральное распределение
6.6 Пространственная когерентность ОИ
6.7 Когерентное ОИ
6.8 Ондуляторное излучение протонов и антипротонов

7 Синхротронное излучение в неоднородных магнитных полях
7.1 Исходные соотношения
« 7.2 Уравнения движения
7.3 Общие выражения
7.4 Структура спектрально-угловых распределений
7.5 Переход к формулам синхротронного излучения
7.6 Поведение подынтегрального выражения в общем случае
7.7 Распределение магнитного поля на краях поворотного магнита
7.8 Движение частиц в рассеянном магнитном поле
7.9 Область формирования излучения
7.10 Спектрально-угловые распределения
7.11 Экспериментальное исследование излучения релятивистских электронов
в дипольном магнитном поле . •
8 Динамика и излучение положительно заряженных частиц высокой энергии в изогнутых кристаллах
8.1 Динамика положительно заряженных частиц при плоскостном каналировании в изогнутых кристаллах
8.2 Вывод протонных пучков с помощью кристаллов из синхротронов и коллайдеров
8.3 Кристаллический горн для формирования нейтринных пучков
8.4 Излучение при каналировании в изогнутых кристаллах
8.4.1 Полная интенсивность излучения в изогнутом кристалле
8.4.2 Влияние излучения на движение частицы в изогнутом канале . . . 159 4 8.5 Спиновые эффекты при излучении в кристаллах
Заключение
Библиография

эта картина будет вращаться как целое вокруг оси ондулятора. На траектории имеются выделенные частицы: 2 и 4, поперечная скорость которых направлена нормально *{ к вектору электрического поля волны Еь. Энергия таких частиц сохраняется. Вектор
скорости частицы 3 направлен по вектору электрического поля, а частицы 1 - против. Поэтому в соответствии с формулой [60] с1£/<И = е(Е|,у) частица 3 будет ускоряться и ее энергия будет возрастать, а частица 1 станет тормозиться и терять энергию на электромагнитное излучение. Таким образом, в результате взаимодействия с волной в однородном равномерно распределенном вдоль оси ондулятора первоначально моно-энергетическом пучке появится энергетический разброс, ведущий, в свою очередь, к взаимному смещению частиц в продольном направлении.
Относительное движение частиц и изменение их энергии можно наглядно представить на фазовой плоскости Д7, <р (рис.3.2) [46], [49], [93], [177]. По оси абсцисс отложена
Рисунок 3.2: Фазовые движения частиц в лазере на свободных электронах
фаза частиц (р = 2тгАг//ЗуА (Дг - смещение относительно синхронной частицы), причем фаза равновесной частицы 2 принята за нуль. По оси ординат отложено отклонение Ау энергии от равновесной у,. Частицы 1, 3 будут совершать фазовые колебания вокруг равновесной фазы частицы 2: работает известный в теории ускорителей механизм ав-тофазировки, и определенная доля частиц захватывается волной. Однако волной будут захватываться далеко не все частицы. Например, частица 5, первоначально имевшая такую же фазу, как и частица 4, но несколько большую (меньшую) энергию 75, будет ускоряться (замедляться) волной и смещаться по фазе. Перейдя в область тормозящих фаз, эта частица затормозится до исходной энергии у5. В дальнейшем характер движения сохранится и фаза таких частиц до момента выхода из ондулятора будет возрастать. Кривыми, проходящими через точку 4, фазовая плоскость разбивается на две области: во внутренней области совершается движение частиц, ограниченное по фазе, во внешней - неограниченное. Кривая, разделяющая эти две области, называется сепаратрисой. Размер сепаратрисы, очевидно, зависит от амплитуды внешней волны. Моноэнергетический пучок частиц с равновесной энергией в среденем не обменивается энергией с волной: сколько частиц тормозится, столько же и ускоряеися.