加速电子的称为电子同步加速器(Electron Synchrotron),由于在注入能量下,电子已接近光速,所以电子同步加速器的高频加速电压采用固定频率。
一种利用一定的环形轨道上用高频电场加速电子或离子的环形加速器装置。同步加速器中磁场强度随被加速粒子能量的增加而增加,从而保持粒子回旋频率与高频加速电场同步。
同步加速器概述
同步加速器是根据1944到1945年间Β.И.韦克斯勒和E.M.麦克米伦各自独立发现的粒子自动稳相原理(见同步回旋加速器)发展起来的。1947年美国建成第一台,随后各国陆续建造了能量为几十至几百兆电子伏的电子同步加速器。初期建造的电子同步加速器都属于弱聚焦型。
现代同步加速器都采用强聚焦。1952年强聚焦原理受到重视,从此以后建造的高能(能量高于1GeV)电子同步加速器一般都采用强聚焦原理。
同步辐射装置的储存环和增强器皆采用电子同步辐射加速器原理。
现代加速器的工作原理就是把粒子注入加速环,并将电磁铁产生磁场的强度调到与速度相适应的水平。粒子在环形轨道的加速腔中获得加速,使速度缓慢的提升。为了让粒子一直保持在固定的轨道中,加速器的磁场也会跟着粒子的动量发生变化,如果出一点差错,粒子就会撞向环形轨道!
所以每当粒子经过加速腔以后,电磁铁的磁场强度就会相应的增加,无论粒子是以299,492,093 m/s的速度运动还是299,492,108 m/s的速度运动,磁场强度都决定了粒子是留在环形跑道中,还是与加速器相撞。
同步辐射
同步加速器中加速电子的电磁辐射在很宽的波段内产生强的连续谱。伊万诺科和波梅兰丘克以及施温格尔发展了这种同步加速器辐射的理论。这种辐射沿电子轨道的切线方向射出,其角发散等于电子剩余能量与它的总能量E之比。例如,在100MeV时,光束的宽度大约是2°。辐射功率与E成正比。当电子能量增加时,最大值向短波方向位移。同步加速辐射是部分偏振的(偏振度接近85%),电矢量位于电子轨道平面内。按相对单位或绝对单位都可计算同步加速器的辐射。