Promieniowanie synchrotronowe

Promieniowanie synchrotronowe to elektromagnetyczne promieniowanie nietermiczne, generowane przez szybkie naładowane cząstki, głównie elektrony, poruszające się w polu magnetycznym. Zjawisko to można uzyskać sztucznie w synchrotronach lub naturalnie w przestrzeni kosmicznej. Zawiera ono pasma podczerwone, widzialne, ultrafioletowe oraz promieniowanie X.

Charakterystyka promieniowania synchrotronowego

Promieniowanie synchrotronowe charakteryzuje się:

wysoką jasnością i intensywnością, znacznie przewyższającą konwencjonalne źródła (np. lampy rentgenowskie),
wysoką światłością, osiągającą wartości większe niż $frac{10^{18}operatorname{foton}}{operatorname{s}cdot operator{mm}^{2}cdot operator{mrad}^{2}cdot 0,1%operatorname{BW}}$ ,
małym kątem dywergencji wiązki,
niską emitancją,
szerokim zakresem energii fotonów, od kilku do kilku tysięcy elektronowoltów,
wysokim stopniem polaryzacji,
szybką emisją w krótkich przedziałach czasowych (nanosekundy).

Elektrony są przyspieszane do energii rzędu gigaelektronowoltów (GeV) w zamkniętym obwodzie synchrotronu, gdzie potężne pola elektromagnetyczne wymuszają ich ruch. Zmiana kierunku ruchu powoduje emisję promieniowania, a efekty relatywistyczne wpływają na jego kierunkowość i polaryzację.

Rozwój technologii synchrotronowej

Od lat 60. XX wieku, naukowcy docenili zalety promieniowania synchrotronowego w badaniach spektroskopowych i dyfrakcyjnych. Z czasem pierścienie akumulacyjne zaczęły być projektowane z myślą o uzyskiwaniu promieniowania X o wysokiej jasności. Obecnie działają źródła czwartej generacji, takie jak lasery rentgenowskie, a European XFEL w Hamburgu jest jednym z najpotężniejszych źródeł synchrotronowego promieniowania.