Synchrotronstrahlung

Als Synchrotronstrahlung bezeichnet man die elektromagnetischen Wellen, die in Vorwärtsrichtung austreten, wenn leichte, geladene, relativistische Teilchen (meist Elektron, aber auch Positronen) tangential zu ihrer Bewegungsrichtung durch ein Magnetfeld abgelenkt werden. Es existiert eine Reihe von großen Synchrotronstrahlunsquellen auf der Welt, in Deutschland z.B. BESSY in Berlin und HASYlab in Hamburg, die allein zur Erzeugung der Synchrotronstrahlung gebaut wurden.

Synchrotronstrahlung hat eine Reihe von interessanten Eigenschaften für die Anwendung in Wissenschaft und Technik:

sehr breites, kontinuierliches Spektrum vom infraroten über den sichtbaren Spektralbereich, ins ultraviolett bis tief in den Bereich der Röntgenstrahlung
hohe Intensität im Vergleich zu anderen Strahlungsquellen außer Lasern
die Strahlung tritt gebündelt aus
abhängig von der Qualität des Elektronenstrahls eine sehr hohe Brillianz, das ist die Anzahl der Photonen pro Fläche, Raumwinkel, Energieband und Zeit.
die Strahlung ist polarisiert, in der Ebene des Synchrotrons linear, darunter und darüber mehr oder weniger stark elliptisch
sie ist gepulst, die Pulsfrequenz und Dauer ist einstellbar
exakte Berechenbarkeit des abgegebenen Spektrums, daher geeignet als Strahlungsnormal zur Eichung von Strahlungsquellen oder -detektoren

Man unterscheidet Quellen der ersten, zweiten und dritten Generation.

Bei der ersten Generation wurden Teilchenbeschleuniger der Teilchenphysik (Synchrotrons) "parasitär" verwendet.
In der zweiten Generation werden Synchrotronstrahlungsquellen allein zur Erzeugung der Strahlung gebaut, dabei speichert man die beschleunigten Teilchen in Speicherringen für mehrere Stunden und hat so konstante Arbeitsbedingungen.
Die dritte Generation verwendet neben den klassischen Dipol-Magneten, spezielle Magnetstrukturen (Undulatoren, Wiggler und Wellenlängenschieber) zur Erzeugung brillianterer Strahlung.

Laufende Planungen sehen den Bau von freien Elektronen-Lasern (FEL) als nächster Stufe der Entwicklung vor.

In der Astronomie tritt Synchrotronstrahlung immer dann auf, wenn heißes Plasma in einem Magnetfeld liegt. Beispiele sind die Pulse, die ein Pulsar aussendet, oder Radiogalaxien und Quasare.