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Synchrotronstrahlung

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Synchrotronstrahlung Artikel

Buch-Tipp: Antennen und Strahlungsfelder (Studium Technik) Klasse Lehrbuch Das Buch erleichtert einem den einfachen Einstieg in die Welt der Antennen. Es ist anschaulich geschrieben, geht aber trotzdem in die Tiefe der Theorie. Ein Buch, dass man sowohl beim schnellen Pauken auf eine Klausur, als auch beim langsamen Verständnisgewinn gut gebrauchen kann. Nur das Stichwortverzeichnis ist verbesserungswürdig....

Als Synchrotron-Strahlung bezeichnet man die elektromagnetischen Wellen, die in Vorwärtsrichtung austreten, wenn leichte, geladene, relativistische Teilchen (Elektronen oder Positronen) durch ein Magnetfeld tangential zu ihrer Bewegungsrichtung abgelenkt werden.
Es existiert eine Reihe von Laboratorien für die Erzeugung von Synchrotronstrahlung auf der Welt und in Deutschland beispielsweise das BESSY (http://www.bessy.de) in Berlin, das HASYlab (http://www-hasylab.desy.de) in Hamburg, das ANKA (http://www.anka-online.de) in Karlsruhe und andere (http://www-elsa.physik.uni-bonn.de/Informationen/accelerator_list.html).

Synchrotronstrahlung hat eine Reihe interessanter Merkmale für die Anwendung in Wissenschaft und Technik:

  • sehr breites, kontinuierliches Spektrum vom infraroten über den sichtbaren Spektralbereich, in das ultraviolett bis tief in den Bereich der Röntgenstrahlung
  • hohe Strahlungsintensität in dem Vergleich zu anderen Strahlungsquellen außer Lasern
  • die Strahlung tritt gebündelt aus
  • abhängig von der Qualität des Elektronenstrahls eine sehr hohe Brillianz , das ist die Anzahl der Photonen pro Fläche, Raumwinkel, Energieband und Zeit.
  • die Strahlung ist polarisiert, in der Ebene des Synchrotrons linear, darunter und darüber mehr oder weniger stark elliptisch
  • sie ist gepulst, die Pulsfrequenz und Dauer ist einstellbar
  • exakte Berechenbarkeit des abgegebenen Spektrums, daher geeignet als Strahlungsnormal zur Eichung von Strahlungsquellen oder -detektoren

Man unterscheidet Quellen der ersten, zweiten und dritten Generation.

  • Bei der ersten Generation wurden Teilchenbeschleuniger der Teilchenphysik (Synchrotrons) "parasitär" benutzt.
  • In der zweiten Generation werden Synchrotronstrahlungsquellen allein zur Erzeugung der Strahlung gebaut, dabei speichert man die beschleunigten Teilchen für mehrere Stunden in Speicherringen und erreicht damit konstante Arbeitsbedingungen.
  • Die dritte Generation benutzt neben den klassischen Dipolmagneten spezielle Magnetstrukturen (Undulatoren , Wiggler und Wellenlängenschieber ) zur Erzeugung brillanterer Strahlung.

Laufende Planungen sehen den Bau von freien Elektronen-Lasern (FEL) als nächster Stufe der Entwicklung vor, siehe die Anlage FELICITA am DELTA an der Universität Dortmund.

In der Astronomie tritt Synchrotronstrahlung stets dann auf, wenn sich ein heißes Plasma in einem Magnetfeld befindet. Beispiele für kosmische Synchrotronquellen sind Pulsare, Radiogalaxien und Quasare.

Die Synchrotronstrahlung kann genutzt werden für die

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