সিনক্রোট্রন বিকিরণের বর্ণালী এতটা দুর্দান্ত নয়। অর্থাৎ এটাকে মাত্র কয়েক প্রকারে ভাগ করা যায়। যদি কণাটি অ-আপেক্ষিক হয়, তবে এই ধরনের বিকিরণকে সাইক্লোট্রন নির্গমন বলা হয়। অন্যদিকে, কণাগুলো যদি আপেক্ষিক প্রকৃতির হয়, তাহলে তাদের মিথস্ক্রিয়া থেকে সৃষ্ট বিকিরণকে কখনো কখনো অতি আপেক্ষিক বলা হয়। সিঙ্ক্রোনাস বিকিরণ হয় কৃত্রিমভাবে (সিনক্রোট্রন বা স্টোরেজ রিংগুলিতে) বা প্রাকৃতিকভাবে চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্য দিয়ে দ্রুত ইলেকট্রন চলাচলের কারণে অর্জন করা যেতে পারে। এইভাবে উত্পাদিত বিকিরণের একটি বৈশিষ্ট্যযুক্ত মেরুকরণ রয়েছে এবং উত্পন্ন ফ্রিকোয়েন্সিগুলি সমগ্র ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বর্ণালী জুড়ে পরিবর্তিত হতে পারে, যাকে কন্টিনিউম রেডিয়েশনও বলা হয়।
খোলা হচ্ছে
এই ঘটনাটির নামকরণ করা হয়েছিল 1946 সালে নির্মিত একটি জেনারেল ইলেকট্রিক সিঙ্ক্রোট্রন জেনারেটরের নামে। 1947 সালের মে মাসে বিজ্ঞানী ফ্রাঙ্ক এল্ডার, আনাতোলি গুরেভিচ, রবার্ট ল্যাংমুইর এবং হার্ব দ্বারা এর অস্তিত্ব ঘোষণা করা হয়েছিল।পোলক তার চিঠিতে "সিনক্রোট্রনে ইলেকট্রন থেকে বিকিরণ"। কিন্তু এটি শুধুমাত্র একটি তাত্ত্বিক আবিষ্কার ছিল, আপনি নীচে এই ঘটনার প্রথম বাস্তব পর্যবেক্ষণ সম্পর্কে পড়বেন৷
সূত্র
যখন উচ্চ-শক্তির কণাগুলি ত্বরণে থাকে, যার মধ্যে ইলেকট্রনগুলিকে একটি চৌম্বক ক্ষেত্রের দ্বারা একটি বাঁকা পথে চলতে বাধ্য করা হয়, তখন সিঙ্ক্রোট্রন বিকিরণ তৈরি হয়। এটি একটি রেডিও অ্যান্টেনার মতো, তবে পার্থক্যের সাথে যে তাত্ত্বিকভাবে আপেক্ষিক গতি লরেন্টজ সহগ γ দ্বারা ডপলার প্রভাবের কারণে পর্যবেক্ষণকৃত ফ্রিকোয়েন্সি পরিবর্তন করবে। আপেক্ষিক দৈর্ঘ্যের সংক্ষিপ্তকরণ তখন অন্য একটি ফ্যাক্টর γ দ্বারা পর্যবেক্ষণ করা ফ্রিকোয়েন্সিকে আঘাত করে, যার ফলে এক্স-রে পরিসরে ইলেকট্রনগুলিকে ত্বরান্বিত করে রেজোন্যান্ট গহ্বরের ফ্রিকোয়েন্সি GHz বৃদ্ধি পায়। বিকিরিত শক্তি আপেক্ষিক লারমোর সূত্র দ্বারা নির্ধারিত হয়, এবং বিকিরিত ইলেকট্রনের বল আব্রাহাম-লরেন্টজ-ডিরাক বল দ্বারা নির্ধারিত হয়।
অন্যান্য বৈশিষ্ট্য
বিকিরণ প্যাটার্নটি একটি আইসোট্রপিক ডাইপোল প্যাটার্ন থেকে বিকিরণের একটি উচ্চ নির্দেশিত শঙ্কুতে বিকৃত হতে পারে। ইলেক্ট্রন সিনক্রোট্রন বিকিরণ হল এক্স-রে এর উজ্জ্বলতম কৃত্রিম উৎস।
প্লনার ত্বরণের জ্যামিতি কক্ষপথের সমতলে দেখা হলে বিকিরণকে রৈখিকভাবে পোলারাইজ করে এবং সেই সমতলে সামান্য কোণে দেখলে বৃত্তাকারভাবে মেরুকরণ করে বলে মনে হয়। প্রশস্ততা এবং ফ্রিকোয়েন্সি, তবে মেরু গ্রহনকে কেন্দ্র করে।
সিঙ্ক্রোট্রন বিকিরণের উৎসও ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক রেডিয়েশনের (EM) উৎস, যাবৈজ্ঞানিক এবং প্রযুক্তিগত উদ্দেশ্যে ডিজাইন করা একটি স্টোরেজ রিং। এই বিকিরণ শুধুমাত্র স্টোরেজ রিং দ্বারা নয়, অন্যান্য বিশেষ কণা ত্বরক দ্বারাও উত্পাদিত হয়, সাধারণত ইলেকট্রনকে ত্বরান্বিত করে। একবার একটি উচ্চ শক্তির ইলেকট্রন রশ্মি তৈরি হলে, এটি সহায়ক উপাদান যেমন নমন চুম্বক এবং সন্নিবেশ ডিভাইস (আন্ডুলেটর বা উইগলার) এর দিকে পরিচালিত হয়। তারা শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্র, লম্ব রশ্মি সরবরাহ করে, যা উচ্চ-শক্তির ইলেকট্রনকে ফোটনে রূপান্তর করতে প্রয়োজনীয়।
সিনক্রোট্রন রেডিয়েশনের ব্যবহার
সিনক্রোট্রন আলোর প্রধান প্রয়োগগুলি হল ঘনীভূত পদার্থ পদার্থবিদ্যা, পদার্থ বিজ্ঞান, জীববিজ্ঞান এবং ওষুধ। সিঙ্ক্রোট্রন আলো ব্যবহার করে বেশিরভাগ পরীক্ষাই ইলেকট্রনিক কাঠামোর সাব-ন্যানোমিটার স্তর থেকে মাইক্রোমিটার এবং মিলিমিটার স্তর পর্যন্ত পদার্থের গঠন অধ্যয়নের সাথে সম্পর্কিত, যা মেডিকেল ইমেজিংয়ের জন্য গুরুত্বপূর্ণ। একটি ব্যবহারিক শিল্প প্রয়োগের উদাহরণ হল LIGA প্রক্রিয়া ব্যবহার করে মাইক্রোস্ট্রাকচার তৈরি করা।
সিনক্রোট্রন বিকিরণ জ্যোতির্বিদ্যার বস্তু দ্বারাও উৎপন্ন হয়, সাধারণত যেখানে আপেক্ষিক ইলেকট্রন চৌম্বক ক্ষেত্রের মাধ্যমে সর্পিল হয় (এবং তাই গতি পরিবর্তন করে)।
ইতিহাস
এই বিকিরণটি প্রথম 1956 সালে মেসিয়ার 87 দ্বারা নিক্ষেপ করা একটি রকেটে জিওফ্রে আর. বারবিজ দ্বারা আবিষ্কৃত হয়েছিল, যিনি এটিকে 1953 সালে ইওসিফ শ্ক্লোভস্কির ভবিষ্যদ্বাণীর নিশ্চিতকরণ হিসাবে দেখেছিলেন, তবে এর আগে হ্যানেস আলফভেন এবং নিকোলাই হার্লোফসন দ্বারা পূর্বাভাস দেওয়া হয়েছিল। 1950। সৌর শিখা কণাকে ত্বরান্বিত করেযা এইভাবে নির্গত হয়, যেমনটি 1948 সালে আর. জিওভানোলি দ্বারা প্রস্তাবিত এবং 1952 সালে পিডিংটন দ্বারা সমালোচনামূলকভাবে বর্ণনা করা হয়েছিল৷
স্পেস
সুপারম্যাসিভ ব্ল্যাক হোলগুলিকে চৌম্বক ক্ষেত্রের সুপারকর্ডড "টিউবুলার" মেরু অঞ্চলের মধ্য দিয়ে মহাকর্ষীয়ভাবে ত্বরিত আয়নগুলির দ্বারা তৈরি জেটগুলিকে ধাক্কা দিয়ে সিঙ্ক্রোট্রন বিকিরণ তৈরি করার প্রস্তাব করা হয়েছে। এই ধরনের জেটগুলি, মেসিয়ার 87-এ তাদের সবচেয়ে কাছের, হাবল টেলিস্কোপ দ্বারা চিহ্নিত করা হয়েছিল যেগুলি আমাদের গ্রহের ফ্রেম থেকে 6 × s (আলোর গতির ছয় গুণ) ফ্রিকোয়েন্সিতে চলমান সুপারলুমিনাল সিগন্যাল হিসাবে। জেটগুলি আলোর গতির খুব কাছাকাছি এবং পর্যবেক্ষকের খুব ছোট কোণে ভ্রমণ করার কারণে এই ঘটনাটি ঘটে। কারণ উচ্চ-গতির জেটগুলি তাদের পথের প্রতিটি বিন্দুতে আলো নির্গত করে, তারা যে আলো নির্গত করে তা জেটের চেয়ে বেশি দ্রুত পর্যবেক্ষকের কাছে যায় না। শত শত বছরের ভ্রমণে নির্গত আলো এইভাবে অনেক কম সময়ের (দশ বা বিশ বছর) পর্যবেক্ষকের কাছে পৌঁছায়। এই ঘটনাটিতে আপেক্ষিকতার বিশেষ তত্ত্বের কোন লঙ্ঘন নেই।
একটি নীহারিকা থেকে গামা বিকিরণের একটি আবেগপ্রবণ নির্গমন যার উজ্জ্বলতা ≧25 GeV পর্যন্ত রয়েছে সম্প্রতি সনাক্ত করা হয়েছে, সম্ভবত পালসারের চারপাশে একটি শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্রে আটকে থাকা ইলেকট্রন দ্বারা সিঙ্ক্রোট্রন নির্গমনের কারণে। এক শ্রেণীর জ্যোতির্বিজ্ঞানের উৎস যেখানে সিনক্রোট্রন নির্গমন গুরুত্বপূর্ণ তা হল পালসার উইন্ড নেবুলা বা প্লেরিয়ন, যার মধ্যে ক্র্যাব নেবুলা এবং এর সাথে যুক্ত পালসার প্রত্নতাত্ত্বিক।ক্র্যাব নীহারিকাতে 0.1 এবং 1.0 MeV এর মধ্যে শক্তিতে মেরুকরণ একটি সাধারণ সিনক্রোট্রন বিকিরণ।
সংক্ষেপে গণনা এবং সংঘর্ষ সম্পর্কে
এই বিষয়ের সমীকরণে, বিশেষ পদ বা মানগুলি প্রায়ই লেখা হয়, যা তথাকথিত বেগ ক্ষেত্র তৈরি করে এমন কণাগুলির প্রতীক। এই পদগুলি কণার স্থির ক্ষেত্রের প্রভাবকে প্রতিনিধিত্ব করে, যা তার গতির শূন্য বা ধ্রুবক বেগ উপাদানের একটি ফাংশন। বিপরীতে, দ্বিতীয় পদটি উৎস থেকে দূরত্বের প্রথম শক্তির পারস্পরিক হিসাবে পড়ে যায় এবং কিছু পদকে ত্বরণ ক্ষেত্র বা বিকিরণ ক্ষেত্র বলা হয় কারণ তারা চার্জের ত্বরণের কারণে ক্ষেত্রের উপাদান (গতির পরিবর্তন)।
এইভাবে, বিকিরিত শক্তিকে চতুর্থ শক্তির শক্তি হিসাবে মাপানো হয়। এই বিকিরণ ইলেক্ট্রন-পজিট্রন সার্কুলার কোলাইডারের শক্তিকে সীমিত করে। সাধারণত, প্রোটন সংঘর্ষের পরিবর্তে সর্বাধিক চৌম্বক ক্ষেত্রের দ্বারা সীমাবদ্ধ থাকে। সুতরাং, উদাহরণ স্বরূপ, লার্জ হ্যাড্রন কোলাইডারের ভর শক্তির কেন্দ্র অন্য যেকোনো কণার ত্বরণকারীর চেয়ে ৭০ গুণ বেশি, এমনকি যদি একটি প্রোটনের ভর একটি ইলেক্ট্রনের চেয়ে 2000 গুণ বেশি হয়।
পরিভাষা
বিজ্ঞানের বিভিন্ন ক্ষেত্রে প্রায়ই পদ সংজ্ঞায়িত করার বিভিন্ন উপায় থাকে। দুর্ভাগ্যবশত, এক্স-রে ক্ষেত্রে, বেশ কয়েকটি পদ "বিকিরণ" হিসাবে একই জিনিস বোঝায়। কিছু লেখক "উজ্জ্বলতা" শব্দটি ব্যবহার করেন, যেটি একবার ফটোমেট্রিক উজ্জ্বলতা বোঝাতে ব্যবহৃত হয়েছিল, বা এর জন্য ভুলভাবে ব্যবহার করা হয়েছিলরেডিওমেট্রিক বিকিরণের উপাধি। তীব্রতা মানে প্রতি ইউনিট এলাকায় শক্তির ঘনত্ব, তবে এক্স-রে উত্সের জন্য এটি সাধারণত উজ্জ্বলতা বোঝায়।
ঘটনার প্রক্রিয়া
সিঙ্ক্রোট্রন রেডিয়েশন অ্যাক্সিলারেটরে ঘটতে পারে একটি অপ্রত্যাশিত ত্রুটি হিসাবে, যা কণা পদার্থবিদ্যার পরিপ্রেক্ষিতে অবাঞ্ছিত শক্তির ক্ষতি ঘটাতে পারে, অথবা অসংখ্য পরীক্ষাগার অ্যাপ্লিকেশনের জন্য ইচ্ছাকৃতভাবে পরিকল্পিত বিকিরণ উত্স হিসাবে। ইলেকট্রনগুলিকে একটি চূড়ান্ত শক্তিতে পৌঁছানোর জন্য বেশ কয়েকটি ধাপে উচ্চ গতিতে ত্বরান্বিত করা হয় যা সাধারণত গিগাইলেক্ট্রনভোল্ট পরিসরে থাকে। শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্র দ্বারা ইলেকট্রন একটি বদ্ধ পথে চলতে বাধ্য হয়। এটি একটি রেডিও অ্যান্টেনার অনুরূপ, তবে পার্থক্যের সাথে যে আপেক্ষিক গতি ডপলার প্রভাবের কারণে পর্যবেক্ষণকৃত ফ্রিকোয়েন্সি পরিবর্তন করে। আপেক্ষিক লরেন্টজ সংকোচন গিগাহার্টজ ফ্রিকোয়েন্সিকে প্রভাবিত করে, যার ফলে এটি একটি অনুরণিত গহ্বরে গুণিত হয় যা এক্স-রে পরিসরে ইলেকট্রনকে ত্বরান্বিত করে। আপেক্ষিকতার আরেকটি নাটকীয় প্রভাব হল যে বিকিরণ প্যাটার্নটি অ-আপেক্ষিক তত্ত্ব থেকে প্রত্যাশিত আইসোট্রপিক ডাইপোল প্যাটার্ন থেকে অত্যন্ত নির্দেশিত বিকিরণ শঙ্কুতে বিকৃত হয়। এটি সিঙ্ক্রোট্রন বিকিরণ বিচ্ছুরণকে এক্স-রে তৈরি করার সর্বোত্তম উপায় করে তোলে। সমতল ত্বরণ জ্যামিতি কক্ষপথের সমতলে দেখা হলে বিকিরণকে রৈখিকভাবে মেরুকরণ করে এবং এই সমতলে সামান্য কোণে দেখা হলে বৃত্তাকার মেরুকরণ তৈরি করে।
বিভিন্ন ব্যবহার
ব্যবহারের সুবিধা1960 এবং 1970 এর দশক থেকে একটি ক্রমবর্ধমান বৈজ্ঞানিক সম্প্রদায় দ্বারা বর্ণালী এবং বিচ্ছুরণের জন্য সিঙ্ক্রোট্রন বিকিরণ প্রয়োগ করা হয়েছে। শুরুতে, কণা পদার্থবিদ্যার জন্য এক্সিলারেটর তৈরি করা হয়েছিল। "পরজীবী মোড" সিঙ্ক্রোট্রন বিকিরণ ব্যবহার করত, যেখানে বাঁকানো চৌম্বকীয় বিকিরণ বিম টিউবগুলিতে অতিরিক্ত গর্ত ছিদ্র করে বের করতে হত। সিনক্রোট্রন আলোর উত্স হিসাবে প্রবর্তিত প্রথম স্টোরেজ রিংটি ছিল ট্যান্টালাস, যা প্রথম 1968 সালে চালু হয়েছিল। যেহেতু ত্বরণকারী বিকিরণ আরও তীব্র হয়ে উঠল এবং এর প্রয়োগগুলি আরও প্রতিশ্রুতিবদ্ধ হয়ে উঠল, যে ডিভাইসগুলি এর তীব্রতা বাড়িয়েছিল তা বিদ্যমান রিংগুলিতে তৈরি করা হয়েছিল। উচ্চ মানের এক্স-রে প্রাপ্ত করার জন্য সিঙ্ক্রোট্রন বিকিরণ বিচ্ছুরণ পদ্ধতিটি প্রথম থেকেই উন্নত এবং অপ্টিমাইজ করা হয়েছিল। চতুর্থ প্রজন্মের উত্সগুলি বিবেচনা করা হচ্ছে, যার মধ্যে অতি-উজ্জ্বল, স্পন্দিত, সময়োপযোগী স্ট্রাকচারাল এক্স-রে তৈরির জন্য বিভিন্ন ধারণা অন্তর্ভুক্ত থাকবে অত্যন্ত চাহিদাপূর্ণ এবং সম্ভবত এখনও তৈরি করা হয়নি পরীক্ষার জন্য৷
প্রথম ডিভাইস
প্রথম দিকে, এই বিকিরণ উৎপন্ন করতে এক্সিলারেটরে বাঁকানো ইলেক্ট্রোম্যাগনেট ব্যবহার করা হত, কিন্তু অন্যান্য বিশেষ ডিভাইস, সন্নিবেশ ডিভাইস, কখনও কখনও একটি শক্তিশালী আলোক প্রভাব তৈরি করতে ব্যবহৃত হত। সিঙ্ক্রোট্রন বিকিরণ বিচ্ছুরণের পদ্ধতি (তৃতীয় প্রজন্ম) সাধারণত উৎস ডিভাইসের উপর নির্ভর করে, যেখানে স্টোরেজ রিংয়ের সোজা অংশে পর্যায়ক্রমিক থাকেচৌম্বকীয় কাঠামো (যাতে পর্যায়ক্রমে N এবং S পোলের আকারে অনেক চুম্বক রয়েছে) যা ইলেকট্রনগুলিকে সাইনোসয়েডাল বা সর্পিল পথে চলাচল করতে দেয়। এইভাবে, একটি একক বাঁকের পরিবর্তে, সুনির্দিষ্টভাবে গণনা করা অবস্থানে অনেকগুলি দশ বা শত শত "ঘূর্ণি" বিমের সামগ্রিক তীব্রতা যোগ বা গুণ করে। এই ডিভাইসগুলিকে উইগলার বা আনডুলেটর বলা হয়। একটি undulator এবং একটি wiggler এর মধ্যে প্রধান পার্থক্য হল তাদের চৌম্বক ক্ষেত্রের তীব্রতা এবং ইলেকট্রনের সরাসরি পথ থেকে বিচ্যুতির প্রশস্ততা। এই সমস্ত ডিভাইস এবং মেকানিজম এখন সেন্টার ফর সিনক্রোট্রন রেডিয়েশন (USA) এ সংরক্ষিত আছে।
নিষ্কাশন
অ্যাকুমুলেটরটিতে ছিদ্র রয়েছে যা কণাগুলিকে বিকিরণ পটভূমি ছেড়ে যেতে এবং পরীক্ষাকারীর ভ্যাকুয়াম চেম্বারে রশ্মির লাইন অনুসরণ করতে দেয়। আধুনিক তৃতীয় প্রজন্মের সিঙ্ক্রোট্রন রেডিয়েশন ডিভাইস থেকে এই ধরনের বিপুল সংখ্যক বিম আসতে পারে।
ইলেক্ট্রনগুলিকে প্রকৃত এক্সিলারেটর থেকে বের করে একটি অক্জিলিয়ারী আল্ট্রা-হাই ভ্যাকুয়াম ম্যাগনেটিক স্টোরেজে সংরক্ষণ করা যেতে পারে, যেখান থেকে অনেক বার বের করা যায় (এবং যেখানে তাদের পুনরুত্পাদন করা যায়)। রিংয়ে থাকা চুম্বকগুলিকে অবশ্যই বারবার "কুলম্ব ফোর্স" (বা আরও সহজভাবে, স্পেস চার্জ) এর বিরুদ্ধে রশ্মিকে পুনঃসংকোচন করতে হবে যা ইলেকট্রন গুচ্ছগুলিকে ধ্বংস করে। দিক পরিবর্তন হল ত্বরণের একটি রূপ, কারণ ইলেকট্রনগুলি একটি কণা ত্বরণকারীতে উচ্চ শক্তি এবং উচ্চ ত্বরণ গতিতে বিকিরণ নির্গত করে। একটি নিয়ম হিসাবে, সিনক্রোট্রন বিকিরণের উজ্জ্বলতাও একই গতির উপর নির্ভর করে।
