Chicana magnética

Componente del láser de rayos X

La chicana magnética comprime los haces longitudinalmente acortando el camino de las partículas más masivas

Una chicana magnética , también llamada compresor de haces, ayuda a formar haces densos de electrones en un láser de electrones libres . ^{[1] [2]} Una chicana magnética hace que los electrones se desvíen ligeramente de su camino recto y, de esa manera, es similar a una chicana en una carretera.

Una chicana magnética consta de cuatro imanes dipolares , que dan a los electrones al principio de un grupo un camino más largo que a los electrones al final del grupo, permitiendo así que los electrones rezagados los alcancen. ^{[3] [4] [5]}

Láser de electrones libres

Un láser de electrones libres depende de un haz de electrones muy juntos. Un fotoinyector produce haces cortos de electrones , pero crecen rápidamente porque los electrones tienen carga negativa y poca masa, lo que hace que el haz se expanda. A medida que se acelera el haz, los electrones ganan masa y se acercan rápidamente a la velocidad de la luz. Después de eso, los electrones del final del haz no pueden ir más rápido para alcanzar a los electrones del principio del haz.

Chirrido

Este problema se resuelve ajustando la fase del campo eléctrico impulsor para añadir más energía y masa a los electrones en el extremo posterior del haz. Esto se llama chirrido de energía negativa , lo que significa que la energía disminuye a lo largo de la dirección del recorrido del haz. ^[6] Debido a que el haz viaja casi a la velocidad de la luz, los electrones posteriores ganan masa, en lugar de velocidad. Esto da como resultado una correlación entre la masa y la posición en el haz.

Criticar

La chicana da tiempo a los electrones rezagados para ponerse al día. Los electrones más masivos son desviados menos por el campo magnético que los electrones más ligeros y, por lo tanto, toman un camino más corto a través de la chicana, lo que da como resultado un haz más corto. Una chicana consta de cuatro imanes dipolares con las siguientes funciones:

1. Desvía el haz ligeramente lejos del eje central del acelerador, y los electrones más ligeros se desvían más que los más masivos.
2. Desvía el haz en la dirección opuesta, haciéndolo paralelo al eje central, pero con un desfase. El desfase es mayor para los electrones más ligeros.
3. Desvía el haz hacia el eje central.
4. Refleja el haz hacia atrás en dirección al eje central.

Limitaciones

En la práctica, la compresión del haz no se puede realizar en un solo paso. Para evitar la explosión de la emisión del haz , la compresión del haz se realiza generalmente mediante el uso de dos chicanas. ^[7]

Referencias

1. Pellegrini, C.; Marinelli, A.; Reiche, S. (2016). "La física de los láseres de electrones libres de rayos X". Reseñas de Física Moderna . 88 (1): 015006. Bibcode :2016RvMP...88a5006P. doi : 10.1103/RevModPhys.88.015006 .
2. "Láseres de electrones libres de rayos X" (PDF) . Consultado el 21 de noviembre de 2022 .
3. Hastings, J.; Pellegrini, C.; Marinelli, A. (2020). Física y ciencia con láseres de electrones libres de rayos X. IOS Press. ISBN 9781643681337. Recuperado el 21 de noviembre de 2022 .
4. "Una chicana magnética para la compresión de haces de electrones". Centro ELBE para fuentes de radiación de alta potencia . Consultado el 21 de noviembre de 2022 .
5. Nathan W. Ray; Vida-Michelle Nixon; Matthias Fuchs (2018). "Optimización de la chicana magnética para la máxima compresión del haz de electrones" . Consultado el 21 de noviembre de 2022 .
6. Emma, ​​P.; Venturini, M.; Bane, KLF; Stupakov, G.; Kang, H.-S.; Chae, MS; Hong, J.; Min, C.-K.; Yang, H.; Ha, T.; Lee, WW; Park, CD; Park, SJ; Ko, IS (2014). "Demostración experimental del control de energía-chirrido en haces de electrones relativistas utilizando un tubo corrugado". Physical Review Letters . 112 (3): 034801. Bibcode :2014PhRvL.112c4801E. doi :10.1103/PhysRevLett.112.034801. PMID  24484143.
7. Láseres de electrones libres de rayos X suaves y ultravioleta. Springer Tracts in Modern Physics. Vol. 229. 2009. p. 131. doi :10.1007/978-3-540-79572-8. ISBN 978-3-540-79571-1. Consultado el 24 de noviembre de 2022 .

Enlaces externos

• Emitancia de carga espacial y de RF en armas, una definición básica de emitancia
• Crecimiento de la emisión del haz inducido por carga espacial y formación de halos