Спиральный ондулятор

1072781 гИзобретение относится к ускори- на гармониках высших порядков в мактельной технике и может быть исполь- симуме их интенсивности по оси ондузовано для получения поляризованно- лятора.го электромагнитного излучения в широкой области спектра, 5 Поставленная цель достигаетсяИзвестен ондулятор, содержащий тем, что в спиральном ондуляторе, социлиндрический каркас, на которомдержащем цилиндрический каркас, обконцентрично расположены две обмотки, мотку из двух последовательно соекаждая из которых намотана двумя диненных проводников, образующих последовательно соединенными провод двухзаходную спираль, заходы у коЮниками, образующими двухзаходную спи- торой сдвинуты один относительнодругого на половину шага намотки, относительно другого на половинуконцентрично первой обмотке установшага намотки.лена вторая из двух последовательноВ таком он лято е оду яторе можно полу- соединенных проводников, образующих15чить циркулярно поляризованное из- двухзаходную спираль, заходы у котолучение при включении только о нойии только одной рои сдвинуты один относительно .другочобмотки. При включении двух обмоток го на половину шага намотки, при излучение линейно поляризовано, По- этом проводники двух обмоток обраэтому такой ойдулятор не может ис зуют только левую или только правую пользоваться как эффективный источ- винтовую линию, а шаг винтовой линик циркулярно поляризованного излу- нии первой обмотки Я и шаг винто 1 чения, вой линии второй обмотки Я свяэа 2ф ны между собой соотношениямиНаиб ле близким к изоб о е ретению является спиральный ондулятор, содержащий цилиндрический каркас, обмотку из двух последовательно соединенных проводников, образующих двухзаходную спираль, заходы которой ЗО сдвинуты один относительно другого на половину шага намотки., Недостатком его является то, что в диапазоне углов ь 0 = -вбли 135 зи направления О = 0 сосредоточена в основном первая гармоника, степень циркулярной поляризации которой 1007, а на гармониках высших порядков в направлениях, соответствующих 40 их максимальной жесткости и интенсивности, степень циркулярной поляризации равна нулю. Это не позволяет использовать такой ондулятор как источник жесткого циркулярно поляризо ванного излучения в области мягкого рентгена при энергиях ускорителя 1-5 гэВ. Кроме того., в таком ондуля.торе излучение на гармониках высших порядков направлено не по геометри ческой оси ондулятора, что значительно затрудняет использование его как источника для облучения объектов.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей 55 спирального ондулятора путем увеличения интенсивности и жесткости излучения и получение высокой степени циркулярно поляризованного излучения 2 Р ш-ргде ш - порядок симметрии законациркуляции вектора скорости частицы, причем ш3;р - целое число, меньшее ш,причем 2 р Ф ш. Поляризационные характеристики иэ.лучения можно представить с помощьюпараметров Стокса Ыс В 4 Кй 0Д - :гЕЕ Хп Еуккде , - параметры Сто 2)"й й 231 - компонентфурье 2 п жениости элек трического поля волны ОИ;+ К ( ф) 1 п ЙЯФ. ) 162 (4) т"ВФ =,) (С) ехр1 д 1.тфп 8(е)сй-У ) ) ) ЯК - номер гармоники ОИ; )с) =ю1-йь)= КОЯ - частота колебаний частицы.в ондуляторе;В" расстояние от ондулятора до точки наблюдения,; ч - вектор скорости частицы;с - средняя скорость частицы вондуляторе;8 (д =т- ч 1 - отклонег 20 ние радиуса вектора частицы от центра колебаний частицы в ондуляторе;е - заряд частицы;с - скорость света;Выражение (2) справедливо под уг 1. 25 лами 91, когда)ск д Ве Еук - сЕук Вс Еук + тс) Еук подставив эти значения в выражение (2), получим= -1,отсюда // = 1, что означает, что степень циркулярной поляризации 40 близка к 1003 на К-й гармонике в том случае, когда Е = д Еук .Этот случай может иметь место в каком-тоодном.или нескольких направлениях й. В других направлениях // ( 1. 45Исследуем циркулярно поляризованное ОИ, испускаемое в направлении и // К, где К - орт вдоль оси 2 ондулятора.Чтобы в направлении и эффективно 50 испускапось циркулярно поляризованное ОИ на высших гармониках необходимо, чтобы вектор) периодически проходил через это.направление а его компоненты 1 у 1 у онисывали 55 кривую, обладающую симметрией порядка ш ) З,а компонентаявлялась периодической функцией, с периодом шТаНапример, такой режим реализуется в ондуляторе состоящем из двух концентрично расположенных обмоток, каждая иэ которых намотана двумя . последовательно соединенными проводниками, образующими двухзаходную спираль, заходы у которой сдвинуты один относительно другого на половину шага намотки, при этом проводники двух обмоток образуют только левую или только правую винтовую .ли-. нию, а .3 = - ) .Положим ш=З,Р1 ш - р 2р = 2 в этом случае 31= 2,32= 2 ЯО.(с) = )-) И) 1+ в 3.п 3 Я,си+ Г ( -- ф4Соз 4.Р с ); В таком спиральном ондуляторе формируется поле вида Н = НГ (я 1 п 2)2 +1 ь6% 2 - : 2%2+ 3 Соз ) . (5)о При этом вектор напряженности электрического поля волны ОИ описывает в плоскости р)с у траекторию с симметрией ш в . 3. Величины )1 и Н связаны с Я и Р)с соотноше- ниями е Н)1 о.В рассматриваемом случае степеньсциркулярной поляризации где Э; =л й Вк Ц, а коэффициенты =г ке. Охк с с с сск 1 в Ркк1скорости частицы в ондуляторе-прототипе; на фиг. 4 - проекция вектора2 О скорости частицы в предлагаемом ондуляторе.Спиральный ондулятор состоит из.,двух концентрично расположенных обмо,ток 1 и 2. Обмотка 1 намотана двумя25 последовательно соединенными проводниками 3 и 4, а обмотка 2 намотанадвумя последовательно соединеннымипроводниками 5 и 6. Шаг винтовой линии обмотки 1 не равен шагу винтовой3 О линии обмотки 2.Как видно на фиг. 3, изобража-ющая точка частицы движется по окружности на К-й гармонике. Излучение направлено под углом к оси он 35 дулятора и в максимуме интенсивности и жескости степень циркулярнойполяризации равна нулю. Как виднона фиг. 4, изображающая точка вспиральном ондуляторе за период4 О четыре раза проходит мимо центра,находящегося на геометрической осиондулятора В этом случае излучениена К-й гармонике направлено по геое метрической оси ондулятора и в максимуме интенсивности и жесткостистепень циркулярной поляризации равна 1 ООХ. Расчеты показывают, чтопо сравнению с прототипом интенсивность излучения увеличивается в пятьраз, а жесткость - в четыре раза. о Таким образом, такой спиральный ондулятор можно эффективно использовать как источник жесткого циркулярно поляризованного излучения. Кр +р 6 - Углы, образуемые вЬктором и с плоскостями х, у и осью 2,Эу = (и-1)+ и у иу 1 ук +: Е: Т (КЖ) ехр (1 рЧ ),найдем1 Вук=Т (Кф- 1(кае)1где К = 2 + 1 р 1 = 0,1,2,Ф 1 Ъ 2 6 (1-р) е г к л Подставив в выражение (6) искомы величины, получим, что в данном слу чае в направлении оси Е испускается ОИ со степенью циркулярной поля.ризации /Р / = 1 на всех гармони 2ках.На фиг. 1 изображена сх ма спирального ондулятора; на фи . 2 - пр екция циркуляции вектора с орости частицы в спиральном онду яторе при ш = 4; на фиг. 3 - проекция вектора Дй - :.,Б 1 ПЯ 1) + и (-Соя 39+13