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主營(yíng)產(chǎn)品： 搖擺式脫色搖床,實(shí)驗(yàn)室電子分析天平,一體涂層測(cè)厚儀 |
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2016-8-1 閱讀(721)
自由電子激光搖擺器放射相對(duì)論電子自由電子激光器是一種新型的激光器，與常規(guī)激光的受激放射原理不同，它是由相對(duì)論電子束通過(guò)搖擺器時(shí)產(chǎn)生的放射。自由電子激光與常規(guī)激光相比，有一系列的優(yōu)點(diǎn)：波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)，波長(zhǎng)分布范圍寬（從厘米波一直到軟X射線，脈沖寬度可調(diào)，光束質(zhì)量好，脈沖功率高和能量轉(zhuǎn)換效率高等，因此在科學(xué)研究、醫(yī)學(xué)、工業(yè)、軍事等領(lǐng)域內(nèi)具有廣泛的潛在的應(yīng)用前景1.自20世紀(jì)70年代自由電子激光問(wèn)世以來(lái)2，上很多研究機(jī)構(gòu)一直將其作為研究熱點(diǎn)3，并提出了很多產(chǎn)生自由電子激光的方法。在這些方法中，被廣泛采用并被認(rèn)為zui有前途的方法是讓一束相對(duì)論電子束通過(guò)一個(gè)周期變化的搖擺器而產(chǎn)生自由電子激光本文以螺旋線圈產(chǎn)生的周期搖擺磁場(chǎng)為例，研究自由電子激光產(chǎn)生的機(jī)理。產(chǎn)生自由電子激光的。
其中A，A'為兩個(gè)諧振腔反射鏡，B，B'為周期性螺旋線圈構(gòu)成的搖擺器，螺旋線圈的周期長(zhǎng)度為Xw，其軸向方向設(shè)為z方向。螺旋線圈形成的搖擺磁場(chǎng)是橫向的，在垂直于線圈軸線的x，y平面內(nèi)，并按線圈的周期交替更替，寫(xiě)成分量形勢(shì)表示為：當(dāng)沿軸向運(yùn)動(dòng)的相對(duì)論電子進(jìn)入搖擺器時(shí)，根據(jù)洛倫茲定律5電子的運(yùn)動(dòng)滿足下列方程：對(duì)值，和1是決定電子運(yùn)動(dòng)行為的總電場(chǎng)和總磁場(chǎng)。僅考慮磁場(chǎng)作用，將（2式寫(xiě)成分量形式，其中vWyM分別是速度在三個(gè)坐標(biāo)軸上的分量：求解方程（3，可以得到電子在搖擺場(chǎng)中的速度分量：vx= .BwCOS（kwvzt）進(jìn)一步求解方程（4，得到電子的運(yùn)動(dòng)方程：x=――BwSinz電子在螺旋線圈構(gòu)成的搖擺磁場(chǎng)中沿螺旋線軌道運(yùn)動(dòng)，并且其螺距為由于電子做螺距為Xw的螺旋運(yùn)動(dòng)，因此電子每隔Xw就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)放射。電子在搖擺場(chǎng)中產(chǎn)生放射的過(guò)程如所示：電子在螵旋搖擺場(chǎng)中產(chǎn)生放射示意圖電子沿z軸螺旋前進(jìn)，在A位置產(chǎn)生一個(gè)放射。在電子前進(jìn)一個(gè)螺距Xw的時(shí)間段內(nèi)，該放射傳播了7CXw/vz的距離。同時(shí)，電子在B點(diǎn)又會(huì)產(chǎn)生了一個(gè)放射。當(dāng)A，B，點(diǎn)發(fā)出的電磁波放射的波程差等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，即：就會(huì)產(chǎn)生相長(zhǎng)干涉，使電子發(fā)出的放射得到放大。X為發(fā)射波波長(zhǎng)，0為外觀察角，C為光速。
將（4式兩邊分別取平方再相加，可求出vz和v的數(shù)值關(guān)系。
其中3w= e‘Bw是一個(gè)無(wú)量綱的參數(shù)，只與搖擺器的參數(shù)有關(guān)。（7式是在1/Y2>>1的前提下得出的，這個(gè)條件自由電子激光產(chǎn)生的過(guò)程中一般都是滿足的。將（7式代入（6式，并取n=1可得到放射波的波長(zhǎng)在推動(dòng)（8式的過(guò)程中，認(rèn)為e角很小。由此可以看出，改變搖擺場(chǎng)的周期長(zhǎng)度Xw，改變磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度Bw或者改變?nèi)肷潆娮邮哪芰慷伎梢宰龅礁淖兂錾洳úㄩL(zhǎng)，從而實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)調(diào)諧的目的。當(dāng)0=0時(shí)，運(yùn)動(dòng)的電子就會(huì)在搖擺器軸向上產(chǎn)生放射，經(jīng)過(guò)諧振腔的反射和與搖擺場(chǎng)的相互作用，滿足一定的位相匹配條件，放射就會(huì)得到加強(qiáng)，從而達(dá)到輸出自由電子激光的目的。北京富瑞恒創(chuàng)科技有限公司。
