Als Synchrotron strahlung bezeichnet man die elektromagnetischen Wellen, die in Vorwärtsrichtung austreten, wenn leichte, geladene, relativistische Teilchen (Elektronen oder Positronen) durch ein Magnetfeld tangential zu ihrer Bewegungsrichtung abgelenkt werden.
Es existiert eine Reihe von Laboratorien für die Erzeugung von Synchrotronstrahlung auf der Welt, in Deutschland z.B. das BESSY in Berlin und das HASYlab in Hamburg.
Synchrotronstrahlung hat eine Reihe interessanter 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 Strahlungsintensität 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 für mehrere Stunden in Speicherringen und erreicht damit konstante Arbeitsbedingungen.
- Die dritte Generation verwendet neben den klassischen Dipolmagneten 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, siehe die Anlage FELICITA an der Universität Dortmund.
In der Astronomie tritt Synchrotronstrahlung immer dann auf, wenn sich ein heißes Plasma in einem Magnetfeld befindet.
Beispiele für kosmische Synchrotronquellen sind Pulsare, Radiogalaxien und Quasare.
Die Synchrotronstrahlung kann genutzt werden für die
