Wiggler

Wịggler

 

[englisch, zu to wiggle »hin und her bewegen«] der, -s/-, Anordnung von Magneten in einem Speicherring zur Erzeugung intensiver Synchrotronstrahlung. Der Wiggler besteht aus kurzen Ablenkmagneten, die mit abwechselnder Polarität und geringen Abständen hintereinander angeordnet sind und von einem hochenergetischen Elektronenstrahl durchlaufen werden, der auf einer wellenförmigen Bahn hin- und hergelenkt wird (im Allgemeinen etwa zwischen 10 μm und einigen 0,1 mm) und den Wiggler in seiner ursprünglichen Richtung wieder verlässt. Die Synchrotronstrahlung entsteht auf den Kreisbögen des Elektronenstrahls in den Magneten und wird jeweils innerhalb eines schmalen Konus tangential in Richtung seiner Geschwindigkeit abgestrahlt. In den gemeinsamen Tangentialrichtungen der Kreisbögen addiert sich dabei die Intensität der Synchrotronstrahlung.

 

Wichtigster Parameter für die physikalischen Eigenschaften eines Wigglers ist das Verhältnis der Winkelablenkung durch die Magnetpole zum natürlichen Emissionswinkel der Synchrotronstrahlung (bezogen auf die Bahn des Elektrons); es ist durch die dimensionslose Größe K = 93,4 B [T] l [m] (Wiggler- oder Undulatorparameter) gegeben. Dabei ist B die magnetische Flussdichte der Einzelmagnete und l die Länge einer Periode, d. h. die Entfernung von einem Magneten bis zum nächsten Magneten gleicher Polarität (T Tesla, m Meter). Der Öffnungswinkel des Strahlungskonus ist ψ = K / γ, wobei γm₀c² = E die relativistische Energie der Elektronen ist (m₀ deren Ruhemasse, c Lichtgeschwindigkeit). Nach der Größe des Parameters K unterscheidet man prinzipiell zwischen zwei Grenzfällen: Bei KLeistung der Synchrotronstrahlung proportional zur Zahl der Magnetperioden; diese Anordnung wird als Wiggler im engeren Sinn bezeichnet. Bei K ≧ 1 können unter zusätzlichen geeigneten Bedingungen in der Synchrotronstrahlung Kohärenzeffekte auftreten; die Leistung der Strahlung ist dann proportional zum Quadrat der Anzahl der Magnetperioden. In diesem Fall wird die Magnetstruktur als Undulator bezeichnet; mit ihr kann kohärente Strahlung bis in den Bereich der Röntgenenergien erzeugt werden (Freie-Elektronen-Laser).