Synkrotronstråling, elektromagnetisk stråling, som hidrører fra centripetalaccelerationen af elektroner, der med superrelativistisk energi cirkulerer i en synkrotron. Bølgelængden af den udsendte stråling ligger i området fra ultraviolet stråling til hård røntgenstråling afhængigt af elektronens energi. Den intensitet (brillans) af røntgenstråling, der kan skabes i en synkrotron, er mange gange større end fra et konventionelt røntgenrør.

Mens elektronen beskriver en cirkelbue i synkrotronen, udsendes synkrotronstrålingen i en snæver kegle omkring elektronens øjeblikkelige hastighedsvektor med en åbningsvinkel (vinkeldivergens), der er omvendt proportional med elektronens energi E. Strålingens energispektrum er kontinuert med en karakteristisk energi, som er proportional med E2. Ved en elektronenergi på 5 GeV bliver den karakteristiske synkrotronstrålingsenergi 20 keV, og åbningsvinklen 10-4 rad.

Intensiteten af synkrotronstrålingen kan øges væsentligt, hvis elektronerne påvirkes af et rumligt alternerende magnetfelt, som skiftevis peger opad og nedad og derved tvinger elektronerne til skiftevis små højre- og venstresving. Hvis de maksimale vinkeludsving er af samme størrelse som vinkeldivergensen uden det alternerende magnetfelt, kan brillansen ved en interferenseffekt øges med en faktor ca. N2, hvor N er antallet af sving (typisk N = 30). Denne indretning af alternerende magnetfelter kaldes en undulator.

Anvendelser af synkrotronstråling

Den meget intense røntgenstråle kan bruges til at undersøge strukturen af meget små stofmængder, fx hvorvidt et enkelt lag af molekyler eller atomer absorberet på et substrat danner en todimensional krystal. Ved diffraktion fra det todimensionale gitter kan man bestemme atomernes placering og derved bl.a. opnå forståelse af, hvorledes katalytiske reaktioner på en overflade finder sted.

Med spektroskopiske metoder, dvs. måling af den spredte strålings spektrale fordeling, kan man bestemme valenstilstanden af et givet atom, der indgår i en kemisk forbindelse. Man kan også bestemme afstanden fra dette atom til dets naboatomer selv i ikke-krystallinske (amorfe) materialer.

Synkrotronstrålen kommer i pulser med en meget kort varighed på ca. 10-10 s. Derved er det muligt at undersøge ændringer i atomernes placering i biologiske molekyler, fx forårsaget af en ultrakort laserimpuls, som sendes ind i stoffet kort tid før røntgenpulsen.

Astronomi

Synkrotronstråling forekommer også naturligt, idet den udsendes af mange astronomiske objekter, bl.a. Solen, planeterne, pulsarer, aktive galakser og gasskyer. I radiogalakser stammer strålingen fra store skyer af fortyndet plasma, hvori elektronerne bevæger sig i spiralbaner omkring de magnetiske feltlinjer. Røntgenkilder kan udsende synkrotronstråling både i det optiske område og røntgenområdet.

Kommentarer

Kommentarer til artiklen bliver synlige for alle. Undlad at skrive følsomme oplysninger, for eksempel sundhedsoplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer, når de kan.

Du skal være logget ind for at kommentere.

eller registrer dig