s
19 708 Pages

Remarque disambigua.svg homonymie - Si vous recherchez le composant électronique, voir onduleur.
Facer
Fig. 1 - Schéma d'une onduleuse. 1: aimants, 2: faisceaux d'électrons, 3: rayonnement synchrotron

un ondulateur est un dispositif d'insertion utilisé dans un complexe dédié à physique haute énergie, habituellement synchrotrons, afin d'obtenir radiation très monochrome dans des poutres extrêmement collimatés.

Un onduler typique se compose schématiquement d'une série de dipôles magnétiques agencé de telle manière à générer un champ magnétique à mouvement alternatif transversal le long de l'axe du dispositif (voir figure 1). Grâce à l'onduleuse sont fait passer des paquets de particules charges (la plupart du temps électrons) D'un synchrotron, un cyclotron ou un anneau de stockage. Les particules, à travers une telle structure magnétique périodique, sont contraints d'osciller et donc d'émettre un rayonnement. Un tel rayonnement est alors dirigé de manière appropriée le long des structures appelées beamlines (Lett. « Les lignes de flux »), dans lequel sont construits les laboratoires utilisant des rayonnements pour des expériences dans divers domaines scientifiques.

Chaque ondulation est caractérisé par un paramètre sans dimension que, pour les électrons, est définie comme

,

est la distance minimale entre deux dipôles magnétiques dont le champ magnétique est orienté dans la direction opposée (voir figure 1), et est le bureau électron, B la champ magnétique, la masse du reste d'électrons et c la vitesse de la lumière dans le vide. Ce paramètre définit la nature du mouvement des électrons à l'intérieur du dispositif: pour une onduleuse et le rayonnement émis par le faisceau d'électrons est cohérent et caractérisé par une gamme très étroite de fréquences; si elle le spectre des fréquences émises est plus étendue et que le dispositif est appelé onduleur.

Un rayonnement ondulateur peut fournir plusieurs ordres de grandeur plus intense d'un aimant courbant: pour une onduleuse caractérisée par les périodes d'oscillation du champ magnétique, la luminosité peut être jusqu'à fois supérieure à celle d'un aimant. courbant

Principe de fonctionnement

Chaque électron qui passe à travers l'onduleuse, étant une charge se déplaçant dans un champ magnétique, est soumis à une force de Lorentz accélération transversale à laquelle il est associé. Selon les lois de la 'électromagnétisme de Maxwell, chaque sujet à émet de charge d'accélération un rayonnement électromagnétique: Par conséquent, le faisceau d'électrons qui passe émet un rayonnement direct nell'ondulatore le long de l'axe de ondulateur. Le rayonnement émis est appelé rayonnement synchrotron. En fait, étant donné que les aimants ondulateur ont des largeurs typiques de l'ordre de centimètres, le rayonnement émis selon cette première description aurait un longueurs d'onde sur m, qui est, les caractéristiques du spectre de les ondes radio, tandis que le rayonnement utilisé dans synchrotrons appartient au spectre de Rayons X ( m).

En fait, puisque les électrons circulant dans un synchrotron se déplaçant à proximité de la vitesse de la lumière dans le vide, la description correcte de leur mouvement exige qu'ils soient traités comme des particules relativistes, en insérant le phénomène dans le cadre de la théorie de la relativité. Les calculs rigoureux peuvent devenir assez compliqué, mais une description du phénomène de manière intuitive (fût-elle approximative) est la suivante.

en Système de référence inertielle du faisceau d'électrons, chaque électron « sent » le passage d'ondulation autour de lui à une vitesse relativiste. Par conséquent, l'espace entourant l'électron, puis chaque onduleur magnétique, subit une contraction de Lorentz dans la direction de déplacement, proportionnelle au facteur de Lorentz

.

Si nous prenons par exemple les électrons circulant dans le stockage de l'anneau dell 'European Synchrotron Radiation Facility (FREP), la vitesse du faisceau est = 0,999999995 , où c est la vitesse de la lumière dans le vide, à partir de laquelle on obtient = 10000. Chaque aimant est alors perçu par l'électronique avec une largeur inférieure à 10000 fois, à savoir dans l'ordre des micromètres. La même longueur d'onde d'émission est alors contracté longueur de cet élément, à partir de m m, ou de retourner dans le spectre de micro-onde.

A la contraction de Lorentz est alors ajouté l 'effet Doppler relativisteLes électrons qui passent à travers l'onduleur sont en fait des sources directes qui émettent un rayonnement le long de sa direction de mouvement. Par conséquent, dans le système de référence inertielle de la ligne de faisceau le long duquel le rayonnement est dirigé, la longueur d'onde du rayonnement émis est observée comme plus contracté le même facteur de Lorentz vu précédemment, à partir de m m. Par conséquent, le rayonnement finalement observé par ceux qui se trouvent dans le laboratoire situé le long de la ligne de lumière est dans le spectre des rayons X

liens externes