Editing Synchrotron- und Laserstrahlung
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Latest revision | Your text | ||
Line 5: | Line 5: | ||
== Synchrotronstrahlung == | == Synchrotronstrahlung == | ||
Line 16: | Line 15: | ||
[[Datei:17.2.synchrotronstrahlung.bessy.png|miniatur|hochkant=3|zentriert|z.B. 800 MeV, R ~ 1,8 m (BESSY)]] | [[Datei:17.2.synchrotronstrahlung.bessy.png|miniatur|hochkant=3|zentriert|z.B. 800 MeV, R ~ 1,8 m (BESSY)]] | ||
Spektral verteilung der Strahlung | |||
kritische Wellenlänge Ac 41fR | |||
~ | |||
3')'3 ' | |||
BESSY: R ~ 1,8 m, E "'" 800 MeV ~')' "'" 1600 : Ac IY 2 nm | |||
===Vertikale Divergenz a:=== | |||
a oe 2 ( A) 1/3 A ~ Ac 'FiX;; z.B. A = 100 runl\)ra ~ 1,5 mrad | |||
===Zeitstruktur:=== | ===Zeitstruktur:=== | ||
Im Multi-bunch-Betrieb ca. 100 bunches (1 ~ 3 cm) im Ring von | Im Multi-bunch-Betrieb ca. 100 bunches (1 ~ 3 cm) im Ring von | ||
1 = 60 mund 500 MHz HF-Sender: | |||
100 ps-Pulse mit 2 ns-Abstand (Umlaufzeit 200 ns) | 100 ps-Pulse mit 2 ns-Abstand (Umlaufzeit 200 ns) | ||
Line 51: | Line 45: | ||
*{{FB|Wellenlänge}}: <math>\lambda</math>, | *{{FB|Wellenlänge}}: <math>\lambda</math>, | ||
*{{FB|Schärfe}}: <math>d\lambda</math>, | *{{FB|Schärfe}}:: <math>d\lambda</math>, | ||
*{{FB|Abstimmbereich}}: <math>\Delta \lambda</math>, | *{{FB|Abstimmbereich}}:: <math>\Delta \lambda</math>, | ||
*{{FB|Divergenz}}: <math>d\Omega</math>, | *{{FB|Divergenz}}:: <math>d\Omega</math>, | ||
*{{FB|Leistung}}: L | *{{FB|Leistung}}:: L | ||
Bei Pulsbetrieb: | Bei Pulsbetrieb: | ||
;Pulsbreite: <math>\Delta t</math>, | |||
;Pulsenergie: E, | |||
;Repetitionsrate | |||
Line 67: | Line 61: | ||
[[Datei:17.3.laser.schema.png|miniatur|zentriert|hochkant=3]] | [[Datei:17.3.laser.schema.png|miniatur|zentriert|hochkant=3]] | ||
Im thermodynamischen Gleichgewicht: | Im thermodynamischen Gleichgewicht : AZ1Nz + BZ1 op(1)oNz = B | ||
1Z | |||
mit Boltzmann | P(y)oN | ||
und mit | 1 | ||
mit Boltzmann Nz/N1 = gz/gzoeJllp(-- 'n uf kT) verwenden, nach p(y) auflösen | |||
und mit Planckschem Strahlungsgesetz vergleichen, ergibt | |||
a) gloBIZ = gz oBZ1 ~ Besetzungsinversion notwendig | |||
= BZlo8~ h y3 ~ y3-Zunahme .der störenden | |||
c Spontanemission | |||
(siehe ,:Rö,;tgenlaserentwicklung) | |||
[[Datei:17.4.niveau.laser.png|miniatur|zentriert|hochkant=3|Pumpschema 4-Niveau Laser]] | |||
===Einige Lasertypen:=== | |||
Laser | |||
Relax. | |||
Edelgasionenlaser z. B. Ar+- Laser | |||
[[Datei:17.5.edelgasionenlaser.png|miniatur|zentriert|hochkant=3]] | |||
CW, sichtbar (450 - 550 run) | |||
z.B. 3p44p 4D5 / Z-3p44s ZP 3/Z A = 514,5 run | |||
488,0 | |||
457,9 | |||
etc. | |||
Betrieb z. B. 40 A/600 V ~ 24 kVV | |||
Xe * Cl | |||
XeCl | |||
20 W all-Hne | |||
(0,1% Wirkungsgrad) | |||
[[Datei:17.6.excimerlaser.png|miniatur|zentriert|hochkant=3 | [[Datei:17.6.excimerlaser.png|miniatur|zentriert|hochkant=3]] | ||
gepulst, UV 351 - 353 | Excimerlaser z. B. XeCl | ||
V | |||
CW, sichtbar (450 - 550 run) | |||
z.B. 3p44p 4D5 / Z-3p44s ZP 3/Z A = 514,5 run | |||
488,0 | |||
457,9 | |||
etc. | |||
Betrieb z. B. 40 A/600 V ~ 24 kVV | |||
Xe * Cl | |||
XeCl | |||
20 W all-Hne | |||
(0,1% Wirkungsgrad) | |||
gepulst, UV 351 - 353 run | |||
1 - 2 bar He Puffergas, 1 - 10% Xe, | 1 - 2 bar He Puffergas, 1 - 10% Xe, | ||
0,2 % HCl, Pulslängen 5 - 15 ns, | 0,2 % HCl, Pulslängen 5 - 15 ns, | ||
Repetitionsrate ~ 100 Hz - | Repetitionsrate ~ 100 Hz - , 1 kHz | ||
Impulsenergie ~ J | Impulsenergie ~ J puls-LeIstung | ||
1J/10 ns = 100 MW | 1J/10 ns = 100 MW | ||
(Dauerleistung ~ 1 - 100 W) | (Dauerleistung ~ 1 - 100 W) | ||
[[Datei:17.7.NdYAG-Laser.png|miniatur|zentriert|hochkant=3]] | |||
Nd: YAG-Laser | |||
Blitzlicht | |||
Farbstofflaser | |||
i-??5-'-VEinmodenlaser | |||
( L | |||
Resonator | |||
~ | |||
) | |||
L | |||
>. | |||
f | |||
- 6.4 - | |||
u | |||
fiT | |||
+0,7% Nd: Nd3+ 4d10 4f3 ss2 sp6 | |||
4f-Schale durch ss, sp abgeschirmt, | 4f-Schale durch ss, sp abgeschirmt, | ||
Kristallfeldenfluß | Kristallfeldenfluß | ||
deshalb relativ gering | deshalb relativ gering | ||
[[Datei:17.8.Farbstofflaser.png|miniatur|zentriert|hochkant=3]] | |||
[[Datei:17. | [[Datei:17.9.einmodenlaser.png|miniatur|zentriert|hochkant=3]] | ||
L | |||
>. | |||
f | |||
- 6.4 - | |||
u | |||
(longitudinaler) Modenabstand | fiT | ||
+0,7% Nd: Nd3+ 4d10 4f3 ss2 sp6 | |||
4f-Schale durch ss, sp abgeschirmt, | |||
z.B. | Kristallfeldenfluß | ||
deshalb relativ gering | |||
0 i > | |||
z.B. | Pumplicht | ||
= m0>. 7 | |||
= 2L c com | |||
ro' v = X = 2L | |||
(longitudinaler) Modenabstand d>' = 2L dv = c | |||
[[Datei:17.10.pumplicht.png | 2L (dv | ||
z. B. L :;:;: 1 m~dv | |||
z. B. A :;:;: 500 nm | |||
3 0 108m/s | |||
= 2m = 150 MHz | |||
2s010-14m2 | |||
3 0 108m/s | |||
01,sol08/S = 1,2s010-13m | |||
= 0,125 pm | |||
= 1,25010-3 AO | |||
[[Datei:17.10.pumplicht.png ]] | |||
[[Datei:17.11.verstaerkungsprofil.png|miniatur|zentriert|hochkant=3]] | [[Datei:17.11.verstaerkungsprofil.png|miniatur|zentriert|hochkant=3]] | ||
Verstärkerprofil z. B. Dopplerbreite, Druckverbreiterung, Stöße | Verstärkerprofil z. B. Dopplerbreite, Druckverbreiterung, Stöße | ||
Exp. | |||
Dopplerbreite | /' Wo b.Ao V' | ||
Dopplerbreite v = -X-~ C | |||
30108 | |||
z. B. >. = 500 nm bzw. v = cl>' = [[Benutzer:Schubotz|Schubotz]] Hz = | |||
5010-7 | |||
b.Ao ~ 5010-13 m = 0,5 pm | |||
Wo ~ 60108 Hz = 600 MHz | |||
[[Datei:17.12.verbreiterung.png]] | [[Datei:17.12.verbreiterung.png]] | ||
z. B. | z. B. >. = 500 nm bzw. v = cl>' = [[Benutzer:Schubotz|Schubotz]] Hz = | ||
5010-7 | |||
bzw. | b.Ao ~ 5010-13 m = 0,5 pm | ||
Wo ~ 60108 Hz = 600 MHz | |||
Beispiele: HeNe | |||
Ar+ | |||
Farbstoff | |||
1500 MHz | |||
8000 MHz | |||
103 GHz (starke Stoßverbreiterung) | |||
Einmodenlaser: Stufenweise Einschränkung durch verschiedene optische | Einmodenlaser: Stufenweise Einschränkung durch verschiedene optische | ||
Filter (Lyot, | Filter (Lyot, Etalons) | ||
Exp. Anforderungen bei gewünschter Linienbreite dVLaser ~ 1 MHz | |||
Exp. Anforderungen bei gewünschter Linienbreite | z. B. >. = 500 nm r._v = 601014 Hz dv /v = 1 6010-9 | ||
z. B. | '''V Laser' | ||
d. h. Resonatorst~bilität dL/L ~ 10-9 (bei L = 1 m dL ~ 1 nm) | |||
d. h. | z. B. Temperaturstabilität: dL/L = aodT r.v dT ~ 10-3 K | ||
't- Invar z. B. 10-6/K | |||
z. B. Temperaturstabilität: | Druckabhängigkeit: statt L eigentlich ~ noL n Brechungsindex | ||
Druckabhängigkeit: statt L eigentlich | |||
der Luft | der Luft | ||
n = n(p) ~ 1,0003 ... | |||
dL/L = (n-1) dp/po = | |||
für p = Po = 1 bar | |||
3 010-40dp/po n; dp " 3010-6 bar | |||
" 3010-3 rnbar |