Էմիտանս

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
Jump to navigation Jump to search
Երկչափ փուլային տարածությունում մասնիկների նորմալ բաշխման անսամբլը։ Հորիզոնական առանցքով՝ կոորդինատը, ուղղահայացով՝ իմպուլսը:

Էմիտանս (անգլ.՝ emittanceճառագայթում), լիցքավորված մասնիկների արագացված փնջի թվային բնութագիրն է , որը հավասար է ֆազային տարածության (ընդհանուր դեպքում 6-չափ) մեջ փնջի զբաղեցրած ծավալին։ Յուրաքանչյուր տարածական ուղղության համար կան ֆազային տարածության երկու փոփոխականներ։ Մասնիկի համար ֆազային տարածության փոփոխականներն են՝ և ժամանակը որպես անկախ փոփոխական։ Այս կոորդինատները համապատասխանում են մասնիկների դիրքին և դրանց իմպուլսի կոմպոնենտներին։

Էմիտանսի մեծության վրա ազդում են ինչպես փնջի չափսը կոորդինատային տարածությունում, այնպես էլ փնջի մասնիկների ցրվածությունն ըստ արագությունների (կամ իմպուլսների, ինչը համարժեք է)։ Էմիտանսն արագացուցչում փնջի կարևորագույն բնութագիր է հանդիսանում, քանի որ որոշում է փնջի հետագա օգտագործման էֆեկտիվությունը։

Փնջի շարժումն ըստ մեկ կոորդինատի դիտարկելիս էմիտանսը երկչափ է, ըստ երկու կոորդինատի (սովորաբար լայնական)՝ քառաչափ, ըստ երեք կոորդինատի՝ 6-չափ։

Էմիտանսը լինում է լայնական և երկայնական։ Ընդ որում, լայնական էմիտանսի դեպքում հիմնականում մասնիկների՝ կոորդինատների և իմպուլսների տարածությունում դիտարկումից անցնում են կոորդինատների և տարածման անկյունների տարածություն։ Այսպիսով, լայնական էմիտանսը մեկ կոորդինատի երկայնքով չափվում է մմ·միլիռադիանով։

Ընդունված է էմիտանսը պատկերել էլիպսի տեսքով։ Ընդ որում, քանի որ փունջը գաուսյան է, հաշվարկների ժամանակ հաճախ վերցվում է բաշխվածության այն մասը, որտեղ մասնիկների խտությունն ամենամեծն է։

Նորմալիզացված էմիտանս[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Մասնիկների արագացման ժամանակ երկայնական իմպուլսը կտրուկ մեծանում է, իսկ լայնական էմիտանսը էֆեկտիվորեն նվազում է (այսպես կոչված «ադիաբատ մարում»)։ Փնջի որակի գնահատման համար արագացման պրոցեսում հաճախ են օգտագործում ինվարիանտ նորմալիզացված էմիտանսը , որտեղ  — ռելյատիվիստիկ գործակիցներ են։

Էմիտանսի ինվարիանտությունը[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Էմիտանսի կարևորագույն հատկություններից մեկը դա նրա պահպանումն է, երբ փունջն անցնում է ֆոկուսացնող համակարգի միջով, որը բաղկացած է գծային դաշտով մագնիսական տարրերից (դիպոլ մագնիս, քվադրուպոլ ոսպնյակ)։ Այսպիսով, փնջի ֆոկուսացման ժամանակ փոքրանում է ցրվածությունն ըստ կոորդինատների, բայց մեծանում է ցրվածությունն ըստ իմպուլսների։ Տեղափոխման անցագծի երկայնքով փնջի չափսն արտահայտվում է էմիտանսի և Թվիսի բետա ֆունկցիայի միջոցով։ : Ֆազային տարածության պահպանումը բացատրվում է Լիուվիլի թեորեմով։ Էմիտանսը դադարում է պահպանվել, եթե փնջի մասնիկների վրա ազդում են ոչ գծային մագնիսական դաշտեր (սեքստուպոլ ոսպնյակ) կամ դիսիպատիվ ուժեր (ռադիացիոն շփում, ներփնջային ցրումներ և այլն)։

Էմիտանսն էլեկտրոնային սինքրոտրոնում[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Թեթև ռելյատիվիստիկ մասնիկների համար շրջանային արագացուցչում մեծ դեր է խաղում սինքրոտրոնային ճառագայթումը։ Հենց դա է որոշում փնջի ձևն ու չափսն էլեկտրոնային սինքրոտրոններում։ Հատուկ ժամանակահատվածում (սովորաբար տասնյակ միկրովայրկյաններ) ներմուծված փունջը ձեռք է բերում գաուսյան բաշխում ըստ բոլոր երեք կոորդինատների, որը հավասարակշռում է տատանումների ռադիացիոն մարումը և սինքրոտրոնային ճառագայթման քվանտային ֆլուկտուացիաները, որոնց պատճառով տատանվում է էմիտանսը:Հավասարակշիռ հորիզոնական ռադիացիոն էմիտանսը որոշվում է հետևյալ արտահայտությամբ[1][2]։

որտեղ  — կոմպտոնյան ալիքի երկարությունն է,  — ռելյատիվիստիկ գործակիցն է,  — ռադիացիոն մարման դեկրեմենտը,  —հավասարակշիռ ուղեծրի կորությունը,  — այսպես կոչված «դիսպերսիայի ինվարիանտ»-ն է,  — դիսպերսիոն ֆունկցիան է,  — Թվիսի պարամետրերը։ Քանի որ սինքրոտրոնը, որպես օրենք գտնվում է մեկ հարթության մեջ (հորիզոնական), ճառագայթումը նույպես տեղի է ունենում այդ հարթությունում և տատանում է միայն հորիզոնական էմիտանսը,իսկ ուղղահայացը չի մարում մինչև 0-ի լայնական ազատության աստիճանների բետատրոն տատանումների կապի պատճառով։ Արտահայտությունից երևում է, որ հավասարակշիռ էմիտանսը կախված է օղակի կառուցվածքային ֆունկցիաներից , այսինքն դրա ֆոկուսացնող հատկություններից։ Այդ պատճառով սինքրոտրոնային ճառագայթման մասնագիտացված աղբյուրներում, որոնց համար կարևոր է փոքրացնել էլեկտրոնային փնջի էմիտանսը, կիրառում են մագնիսական տարրերի տեղադրման հատուկ սխեմաներ(«Double Bend Achromat» և այլն)։

Գրականություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Հղումներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

  1. Lattices and Emittances, A.Ropert, in proc. "CERN Accelerator School: Synchrotron Radiation and Free Electron Lasers", Grenoble, France, 1996, p.91.
  2. Lattices for Low-Emittance Light Sources, A.Jackson, in "Handbook of accelerator physics and engineering", edited by A.Chao, M.Tigner, 1999, p.65.