[论文解读] How Magnetic Field Inhomogeneity of Plane Wiggler Affects Spontaneous Radiation of Electrons

Е. A. Ayryan, A. H. Gevorgyan+4 more|arXiv (Cornell University)|Nov 20, 2016

Solar and Space Plasma Dynamics参考文献 3被引用 12

一句话总结

本文研究了平面摆动器中磁场非均匀性对相对论电子自发辐射的影响。通过在快速摆动器振荡上对运动方程进行平均，研究发现磁场非均匀性在辐射谱中引入了额外的谱峰，表明由于叠加在摆动器运动上的斯垂夫罗特龙型电子运动，辐射特性发生了显著改变。

ABSTRACT

The spectral distribution of spontaneous emission of electrons moving in a plane wiggler with inhomogeneous magnetic field is calculated. We show that electrons do complicated motion consisting of slow(strophotron) and fast(undulator) parts. The equations of motion are averaged over fast undulator part and we obtain equations for connected motion. It is shown, that the account of inhomogenity of the magnetic field leads to appearance of additional peaks in the spectral distribution of spontaneous radiation.

研究动机与目标

• 分析磁场非均匀性对平面摆动器中自发辐射的影响。
• 将电子轨迹建模为慢速（斯垂夫罗特龙型）与快速（摆动器型）运动的组合。
• 推导描述非均匀磁场中有效电子动力学的平均运动方程。
• 确定磁场非均匀性如何改变自发辐射的谱分布。
• 识别由非均匀磁场与电子运动相互作用产生的新谱特征。

提出的方法

• 利用经典电动力学推导平面摆动器中具有非均匀磁场的电子运动方程。
• 将运动分解为快速摆动器振荡与慢速斯垂夫罗特龙型漂移。
• 对快速摆动器运动应用平均技术，以获得慢速动力学的有效方程。
• 从平均后的电子轨迹计算自发辐射的谱分布。
• 分析辐射谱，识别由磁场非均匀性引入的新特征。
• 理论分析得到在不同磁场非均匀性条件下对谱特征的数值评估支持。

实验结果

研究问题

• RQ1 平面摆动器中的磁场非均匀性如何改变电子自发辐射的谱分布？
• RQ2 当斯垂夫罗特龙运动与摆动器运动结合时，其在辐射过程中的作用是什么？
• RQ3 在非均匀与均匀磁场中，平均运动方程有何不同？
• RQ4 由于磁场非均匀性，在辐射谱中会涌现出哪些新谱特征？
• RQ5 磁场非均匀性在多大程度上增强或扭曲了辐射强度与角分布？

主要发现

• 磁场非均匀性导致自发辐射谱分布中出现额外的峰。
• 电子运动由两个不同分量组成：慢速斯垂夫罗特龙运动与快速摆动器振荡。
• 对快速振荡进行平均后，得到的运动方程有效捕捉了非均匀性的影响。
• 由于斯垂夫罗特龙漂移与摆动器运动的耦合，辐射谱结构发生改变。
• 非均匀性引起的谱特征与磁场强度的空间变化量有定量关联。
• 结果表明，在先进摆动器设计的精确辐射建模中，磁场非均匀性不可忽略。