同步加速器型辐射的性质及应用

在一定的环形轨道上用固定频率的高频电场加速电子的装置。

这种加速器是根据1944到1945年间Β.И.韦克斯勒和E.M.麦克米伦各自独立发现的粒子自动稳相原理（见同步回旋加速器）发展起来的。1947年美国建成第一台，随后各国陆续建造了能量为几十至几百兆电子伏的电子同步加速器。初期建造的电子同步加速器都属于弱聚焦型。1952年强聚焦原理受到重视，从此以后建造的高能（能量高于1GeV）电子同步加速器一般都采用强聚焦原理。

下图是电子同步加速器的示意图。整个磁铁系统是由许多块C 形磁铁节组成的环形结构，用以产生控制电子运动轨道的磁场。在磁铁气隙中放置着环形真空盒,盒内装有谐振腔或加速电极,由高频发生器激励产生固定频率的高频电场，用来加速电子。大型电子同步加速器的磁铁系统一般分成几个圆弧段，圆弧段之间用直线段相连接；在直线段里放置加速设备、注入设备和引出设备等。

在电子同步加速器中，电子轨道的曲率半径为

,
式中ε(t)是电子的总能量，Bo(t)是电子轨道上的磁感应强度,e是电子的电荷。由此可见，要使电子轨道半径ro保持恒定，在电子能量ε (t)随时间增加时,轨道磁感应强度 Bo(t)必须同步地增长。由于电子的静止质量很小，在能量不很大（约2MeV以上）时，速度就已接近光速;能量再提高时,其速度变化很小（质量增加了）。因而,这些电子在恒定轨道上回转的周期To基本上不变;即

,
式中v是电子的速度，с是光速。所以在电子同步加速器中，高频加速电场的频率不必调变，可以是恒定值；只要与电子在平衡轨道上的回转频率相同或成整数倍，就能保证谐振加速。

为了使进入同步加速器的电子的初速度接近于光速，一般采用感应加速器启动方式或注入器方式。前一种方法，是在轨道内侧磁轭上设置特殊的磁通棒（见图）起动时，先按电子感应加速器原理工作；当电子速度接近光速时，改变加速方法，开始加上高频加速电压，使其过渡到同步加速状态。后一种方法，是利用高压型电子加速器或低能电子直线加速器，把电子预加速到一定能量后注入到同步加速器里；一般在高能电子同步加速器上采用这种方法。

电子同步加速器的工作状态是脉冲式的。当轨道磁感应强度增长到最大值时，