synkrotronisäteilyn

Synkrotronisäteily on relativististen hiukkasten, yleensä elektronien, magneettikentissä kokemaa elektromagneettista säteilyä. Kun elektronin liike kaartuu magneettikentässä tai kun se kulkee kiihdyttimen ja magneettien jälkeen, sen kiihtyvyys aiheuttaa säteilyä. Tämä ilmiö muodostaa tärkeän lähteen sähkömagneettiselle säteilylle suurilla energioilla, ja sitä hyödynnetään laajalti tieteellisissä mittauksissa.

Säteilyn ominaisuudet ja tuotanto: Synkrotronisäteilyä tuotetaan erityisesti synkrotronilaitoksissa, kuten varastointirenkailla operatiivisissa laitteissa sekä kiihdyttimissä. Elektronit kiertävät rataa, ja mutkissa elävöityvä kiihdytys saa aikaan säteilyn emitiröinnin. Lähteet jakautuvat bent-magneeteihin (bend magnets) sekä undulaattoreihin ja wigslereihin, jotka muokkaavat säteen spektriä ja ominaisuuksia. Säteily on laaja spektri, ulottuen infrapuna-alueelta röntgeniin, ja sen intensiteetti on erittäin korkea. Sillä on erittäin korkea briljanssi eli suurta fluxia pienessä tilassa, ja se on pääasiassa lineaarisesti polarisoitua. Lisäksi säteily on erittäin kapea-aukkoista ja erittäin tarkasti suuntautunutta.

Käyttökohteet: Synkrotronisäteilyä käytetään muun muassa proteiini- ja materiaalikiteissä, rakennushyödykissä sekä lääketieteellisessä ja biologisessa tutkimuksessa. Tekniikat kuten röntgendiffraktio, spektroskopia, mikrotomografia ja pienoissäteilyn SAXS/XAS hyödyntävät sen korkea-briljanssia ja laajaa spektriä.

Historia ja kehitys: Synkrotronisäteilyn havaintojen ja ymmärryksen kehitys alkoi 1940-luvulla ja kehittyi 1950–1970-luvuilla. Nykyiset suurimmat lähteet ovat sekä tutkimus- että teollisuuskäyttöisiä, ja niitä on toiminnassa ympäri maailman.