synkrotronisäteily

Synkrotronisäteily on sähkömagneettista säteilyä, jota syntyy, kun relativistiset elektronit kaartuvat magneettikentissä kiertoradoillaan tai kulkevat kiihdyttimien läpi. Säteily on erittäin kirkasta ja ulottuu laajalle spektrialueelle. Se havaittiin 1940-luvulla kiertoradoilla, ja siitä lähtien synkrotronilaitoksista on tullut tärkeä tutkimustyökalu.

Tuotanto ja laitteistot: Säteily syntyy, kun elektronilauma kaartaa magneettikentässä. Dipolimagneetit aiheuttavat kaartumaa, ja lisälaiteissa kuten wigglereissä ja undulaattoreissa elektronien liike voidaan muokata, mikä lisää kirkkauden ja muokkaa spektriä. Nykyään käytössä ovat sekä perinteiset säilytyssilmukat että FEL-lähteet, jotka tuottavat lyhyitä, erittäin voimakkaita pulssia.

Ominaisuudet: Synkrotronisäteily on erittäin kirkasta ja hyvin suunnattua. Spektri kattaa infrapuna-alueelta röntgensäteilyyn, ja polarisaatio voi olla lineaarinen tai kiertynyt lähtölaitteesta riippuen. Undulaattorilähteet parantavat koherenssia, ja FEL-lähteet tarjoavat lyhyitä pulssijaksoja sekä suurempaa intensiteettiä.

Sovellukset: Säteilyä käytetään laajasti aine- ja biotieteissä sekä teknologiakehityksessä. Menetelmiä ovat röntgendiffraktio näytteiden rakenteen määrittämiseen, röntgenabsorptiospektroskopia (XAS) sekä EXAFS/XANES, kuvantaminen ja tomografia sekä aikaresoluutioon perustuvat tutkimukset lyhyiden pulssien ansiosta.

Infrastruktuuri ja turvallisuus: Synkrotronilaitokset ovat suuria, säänneltyjä tutkimuskeskuksia. Säteily on ionisoivaa ja edellyttää asianmukaista suojelua, valvontaa sekä koulutusta, jotta kokeet voidaan tehdä turvallisesti.