Alba

Sección del haz de electrones del ALBA a la salida del Linac y entrada en el acelerador circular, sincrotrón. Febrero 2010.

La luz sincrotrón

Se caracteriza por alto brillo y alta intensidad, muchos órdenes de magnitud más que los rayos X producidos por los tubos convencionales. Las fuentes de la 3ª generación tienen un brillo superior a 1018 fotones/s/mm2/mrad2/0.1% BW. (0.1% BW indica una anchura de banda 10-3w, centrados en la frecuencia w). Otras de sus características son:

• alto nivel de polarización lineal o elíptica
• alta colimación, es decir, pequeño ángulo de divergencia del haz (1 milirradián)
• ancho margen de sintonía en energía/longitud de onda gracias a la monocromatización, desde el nivel sub-electrón/voltio hasta el mega electrón/voltio.
• emisión de luz pulsada, con una duración de pulso igual o inferior a 1 nanosegundo.

La luz sincrotrón se puede considerar como un subproducto, una pérdida de energía al curvar el electrón su trayectoria, pero un subproducto muy valioso. Se produce en los puntos del anillo de almacenamiento en los que el campo magnético curva la trayectoria del electrón.

El imán de curvatura genera luz, pero resulta necesario el ondulador (wiggler), ya citado antes, para lograr altos niveles de intensidad. Está constituido por una línea de imanes en línea recta que interrumpen el gran anillo de almacenamiento, con los polos N y S alternados, que fuerzan a los electrones a seguir una trayectoria sinusoidal o helicoidal, de modo que, así como un imán de curvatura genera una única curva, el wiggler induce decenas o centenares de curvaturas en la órbita del electrón.

En estos tramos rectos se sitúan las Líneas de Investigación, que extraen la luz sincrotrón hacia la sala de experimentación donde se ilumina a la muestra. Ésta, a su vez, produce la difracción y dispersión de la luz o una radiación secundaria. Las características de cada Línea están determinadas por el imán de curvatura, el wiggler y la óptica usada (focalización – monocromaticidad).

Actualmente en ALBA, con solo 7 Líneas, la separación entre ellas en el anillo de almacenamiento es de 51º, una distancia angular cómoda para el trabajo. En el futuro se podrá ampliar a 30 líneas, pero entonces la separación será de solo 12º.

El diseño del sincrotrón de la 3ª generación ha cuidado mucho estas extracciones de luz: el anillo de almacenamiento posee un alto vacío y sus imanes mantienen a los electrones unidos en forma de paquetes, aptos para iluminar a la muestra en la frecuencia de GeV y saliendo del anillo en trayectoria tangencial