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整台ILC机器总长将达到31千米,主要由两个超导直线加速器组成,正负电子的对撞能量将达到500 GeV。(250GeV的电子与250 GeV的正电子迎头相撞,就会产生质心能量为500 GeV的对撞:)ILC每秒将产生5次脉冲,每个脉冲持续1毫秒,能产生3000个正负电子束团,使它们加速并发生对撞。每个加速器的平均束流功率约为1万千瓦。加速器将电功率转换为束流功率的总效率约为20%,因此两个加速器的耗电功率将达10万千瓦。
为了产生电子脉冲,ILC将用激光照射砷化镓靶标,每个激光脉冲可以打出数十亿个电子。所有电子的自旋方向都保持一致,这种性质被称为“自旋极化”(spin-polarized),对研究粒子物理学中的许多问题来说非常重要。这些电子将在一段较短的超导射频直线加速器中迅速加速到5 GeV,然后注入ILC中央一个周长6.7千米的阻尼环。电子在环中绕行并产生同步辐射,与此同时,电子束团被压缩,体积减小,电子密度增加,因此实际上增加了束流强度。
200毫秒后,电子束团离开阻尼环,每个束团的长度约为9毫米,直径比头发还细。为了提高加速性能,并在与正电子束团发生碰撞时取得最好的效果,电子束团将被进一步压缩到0.3毫米长。在这一压缩过程中,电子将被加速到15 GeV。随后,束团被注入长达11.3千米的超导射频主加速器,并被加速到250GeV。 当电子在这个直线加速器中被加速到150 GeV时,这些粒子会拐个小弯,以便产生正电子束团。它们将被偏转到一个被称为“波荡器”(unduator)的特殊磁铁中,将部分能量转换为伽马射线辐射出来。这些伽马光子将被聚焦在一个每秒旋转1000次的钛合金薄片上,产生大量正负电子对。正电子被收集起来,先加速到5 GeV,再注入另一个阻尼环,最终被送入ILC另外一侧的另一个超导射频主加速器中。
一旦正负电子被加速到250 GeV,并迅速向对撞点汇聚,一系列磁透镜会把高能束团聚焦成扁平的带;伏束流,宽640纳米高6纳米。对撞发生后,剩余的束团会被引导到束流收集器上,该装置可以安全地吸收正负电子,并耗散掉它们的能量。
1、同步辐射的原理:相对论性带电粒子在电磁场的作用下沿弯转轨道行进时所发出的电磁辐射。
2、特点:
高亮度(High-brilliance and flux: extremely intense and high energy ):同步辐射光源是高强度光源,有很高的辐射功率和功率密度,第三代同步辐射光源的X射线亮度是X光机的上亿倍。
宽波段( Wide energy spectrum: tunable wavelength ):同步辐射光的波长覆盖面大,具有从远红外、可见光、紫外直到X射线范围内的连续光谱,并且能根据使用者的需要获得特定波长的光。
窄脉冲(Very short pulses: nano-second ):同步辐射光是脉冲光,有优良的脉冲时间结构,其宽度在10-11~10-8?秒之间可调,脉冲之间的间隔为几十纳秒至微秒量级,这种特性对“变化过程”的研究非常有用,如化学反应过程、生命过程、材料结构变化过程和环境污染微观过程等。
高准直:同步辐射光的发射集中在以电子运动方向为中心的一个很窄的圆锥内,张角非常小,几乎是平行光束,堪与激光媲美,其中能量大于10亿电子伏的电子储存环的辐射光锥张角小于1毫弧度,接近平行光束,小于普通激光束的发射角。
高偏振:同步辐射在电子轨道平面内是完全偏振的光,偏振度达 100%;在轨道平面上下是椭圆偏振;在全部辐射中,水平偏振占75%。从偏转磁铁引出的同步辐射光在电子轨道平面上是完全的线偏振光,此外,可以从特殊设计的插入件得到任意偏振状态的光。
高纯净:同步辐射光是在超高真空(储存环中的真空度为10-7~10-9帕)或高真空(10-4~10-6帕)的条件中产生的,不存在任何由杂质带来的污染,是非常纯净的光。
可精确预知:同步辐射光的光子通量、角分布和能谱等均可精确计算,因此它可以作为辐射计量,特别是真空紫外到X射线波段计量的标准光源。
其他特性:高度稳定性、高通量、微束径、准相干等。
扩展资料:
应用:
同步辐射光源已经成为生命科学、材料科学、环境科学、物理学、化学、医药学、地质学等学科领域的基础和应用研究的一种最先进的、不可替代的工具,并且在电子工业、医药工业、石油工业、化学工业、生物工程和微细加工工业等方面具有重要而广泛的应用。
发现:
同步辐射是速度接近光速(v≈c)的带电粒子在磁场中沿弧形轨道运动时放出的电磁辐射,由于它最初是在同步加速器上观察到的,便又被称为“同步辐射”或“同步加速器辐射”。
百度百科——同步辐射
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