Вігглер

Вігглер (від англ. wiggle — вихляти, згинатися, соватися) — пристрій для генерування синхротронного випромінювання в електронному нагромаджувачі-синхротроні.

Вігглер Гальбаха

Вігглер, поміщений у резонатор (наприклад, два паралельних дзеркала резонатора Фабрі — Перо), — найпростіший варіант лазера на вільних електронах.

Іноді вігглери встановлюють в накопичувачі для керування ступенем загасання бетатронних і синхротронних коливань частинок пучка.^[1]

Опис

Вігглер являє собою магніт, що створює сильне поперечне (як правило, вертикальне) знакозмінне магнітне поле. Його можна уявити як послідовність коротких дипольних магнітів, полярність кожного наступного з яких протилежна до попереднього. Вігглер встановлюється в прямолінійний проміжок електронного синхротрона, і ультрарелятивістський пучок проходить у ньому звивистою траєкторією, близькою до синусоїди, випромінюючи фотони у вузький конус уздовж осі пучка.

Магніти, з яких зібрано вігглер, можуть бути звичайними електромагнітами, надпровідними, або постійними. Типове магнітне поле вігглера — до 10 Тл. Потужність одержуваного синхротронного випромінювання — до сотень кіловат — залежить як від струму пучка, так і від поля, а також від кількості полюсів вігглера (від трьох до декількох десятків). Типовий діапазон довжин хвиль синхротронного випромінювання, що генерується вігглером, — від жорсткого ультрафіолету до м'якого рентгену, хоча існують вігглери з енергією генерованих квантів до декількох МеВ.

Теорія

Режим роботи вігглера залежить від сталої

${\displaystyle k={\frac {eBl}{2\pi mc}},}$

де ${\displaystyle e}$ — заряд електрона, ${\displaystyle B}$ — магнітне поле, ${\displaystyle l}$ — період зміни магнітного поля вздовж осі, ${\displaystyle m}$ — маса електрона, ${\displaystyle c}$ — швидкість світла.

Якщо ${\displaystyle k\ll 1}$, амплітуда осциляцій мала, і синхротронне випромінювання інтерферує, спектр випромінювання вузький. Такого роду пристрої називають ондуляторами. Власне вігглер характеризується ${\displaystyle k\gg 1}$, спектр його випромінювання значно ширший, випромінювання від кожного періоду коливань додається некогерентно.

Див. також

• Лазер на вільних електронах