Гамма-лазер

Гамма-лазер, що містить електронну гармату, секцію прискорювання електронного пучка, фокусуючу магнітну систему, розвідну магнітну систему, розташовані послідовно по ходу елект 32753 відних секціях прискорювання та зводяться фокусуючою магнітною системою, у просторі взаємодії якої відбувається анігіляція електроннопозитронних пар. Анігіляційне випромінювання релятивістських часток спрямовано уперед по ходу пучків у вузький конус з кутом розхилу 1/g таким чином анігіляційне випромінювання стає когерентним. Середня спектральна інтенсивність гаммавипромінювання визначається виразом (де - середня безрозмірна енергія часток), що відбувається внаслідок закону збереження імпульсу системи де N - число пар анігілюючих електронів та позитронів. Ступінь когерентності гаммавипромінювання визначається за допомогою фактора когерентності , _ де _ p - + p+ _ _ - імпульси електрона та позит ' рона, h k , h k - імпульси гамма-квантів, при цьому швидкості руху часток та гамма-квантів близькі. Фотони рентгенівського випромінювання, що генерується при гальмуванні непрореагувавших електронів на антикатоді, рухаються проти руху гамма-квантів. При виконанні умов фазо де -усереднення по гауссовським функціям розподілення, к - поперечний, 1 - поздовжній характерні розміри згустку пар електронів та позитронів, тобто при значенні S(wg) = і фактора когерентності гамма-лазер буде випромінювати повністю когерентне гамма-випромінювання. Гамма-лазер містить (креслення) електронну гармату 1, секцію прискорювання електронного пучка 2, що розташовані вздовж однієї осі по ходу електронного пучка, позитронну гармату 3, вісь якої розташована під кутом 1/g до осі електронної гармати 1, секцію прискорювання позитронного пучка 4, що розташовані вздовж однієї осі по ходу позитронного пучка, фокусуючу магнітну систему 5, що розташована по ходу пучків та звідні електронний та позитронний пучки, розвідну магнітну систему 6, що розташована вздовж однієї осі з фокусуючою системою 5 та розвідні електронний та позитронний пучки, кільцеву магнітну систему 7, антикатод 8, що розташовані по ходу електронного пучка, кільцеву магнітну систему 9, що розташована по ходу позитронного пучка. Гамма-лазер працює таким чином. Низькоенергетичний електронний пучок, емітований електронною гарматою 1 та низькоенергетичний позитронний пучок, емітований позитронною гарматою З, інжектуються у секції прискорювання 2 та 4 відповідно, в яких відбувається прискорювання електронного та позитронного пучків вихровим електричним полем до релятивістських значень енергії часток. Далі електронний та позитронний пучки зводяться фокусуючою магнітною системою 5, де відбувається анігіляція електронно-позитронного пару і взаємодія часток з фотонним полем рентгенівського діапазону, яке спрямовано у простір взаємодії проти руху електронного та позитронного пучків у фокусуючій магнітній системі 5. Непрореаговані електрони та позитрони розводяться розвідною магнітною системою 6, розвертаються на 180 градусів проти їх першоначального руху та спрямовуються на антикатод 8 кільцевою магнітною системою 7, на якому гальмують та випромінюють рентгенівське випромінювання, а позитрони - кільцевою магнітною системою 9 спрямовуються вдруге у вого синхронізму , де wg - частота гамма-квантів, wR - частота рентгенівських фотонів, середня безрозмірна швидкість часток, електрони та позитрони будуть групуватись у згустки під впливом пондеромоторної сили - комбінаційної сили поля попутного гамма-випромінювання та зустрічного рентгенівського випромінювання. Величина пондеромоторної сили дорівнює де е- заряд, m- маса частки, Еg- напруженість електричного поля гамма-випромінювання, ERнапруженість електричного поля рентгенівського випромінювання, t - час, z - поздовжня координата. Згустки формуються поблизу нулів пондеромоторної сили з електронів та позитронів, таким чином збільшується щільність потоку анігіліруючих часток, та, як наслідок цього, потужність анігіляційного випромінювання, що пропорційна квадрату числа пар електронів та позитронів, що прореагували. Групування часток відбувається внаслідок їх прискорення або гальмування пондеромоторною силою. Додаткова швидкість, що виникає під впливом сили, дорівнює т.ч. зміна частоти їх осциляції внаслідок ефекта Допплера визначається виразом За рахунок набігу фаз коливань «швидко» та «повільно» осцілуючи електрони та позитрони зустрічаються у згустках у фазі осциляцій часток, що знаходяться у нулях пондеромоторноїсили, 2 32753 простору взаємодії фокусуючої магнітної системи 5. Керування інтенсивністю гамма-випроміювання відбувається за допомогою збільшення струму емісії електронів та позитронів. Пристрій може бути реалізований за допомогою елементів, розташованих по ходу електронного та позитронного пучків, наприклад [Бахрушин Ю.П., Анацкий А. И. Линейные индукционные ускорители/ М.: Атомиздат, 1978. C.I 1 -19], а позитронна гармата - наприклад [Кейн Г. Современная физика элементарных частиц/М.: Мир, 1990. С. 176]. При значенні безрозмірної енергії електронів та позитронів g=2 довжина хвилі гальмівного рентгенівського випромінювання дорівнює а довжина хвилі гамма-випромінювання, що задовольняє умовам фазового синхронізму, дорівнює . При цьому випромінювання повністю когерентне S(wg)=1, якщо поперечний розмір потоку, сформованого при зведенні електронного та позитронного пучків, дорівнює k=10-12 см, та збільшення поперечного розміру потоку до значення k=10-9 см призводить до зниження ступені когерентності випромінювання на 50%. ____________________________________________ ДП “Український інститут промислової власності” (Укрпатент) Бульв. Лесі Українки, 26, Київ, 01133, Україна (044) 254-42-30, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид.арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ Вул. Горького, 180, Київ, 03680 МСП, Україна (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3