Synchrotron- und Laserstrahlung - Versionsgeschichte

Schubotz: /* Einige Lasertypen */

2011-08-17T14:18:44Z

Einige Lasertypen

← Nächstältere Version		Version vom 17. August 2011, 16:18 Uhr
Zeile 151:		Zeile 151:
	z. B. <math>\lambda =500\text{nm }\to \nu =6\cdot {{10}^{14}}\text{Hz}\quad \text{d}{{\nu }_{Laser}}/\nu =1,6\cdot {{10}^{-9}}</math>		z. B. <math>\lambda =500\text{nm }\to \nu =6\cdot {{10}^{14}}\text{Hz}\quad \text{d}{{\nu }_{Laser}}/\nu =1,6\cdot {{10}^{-9}}</math>

	d. h. Resonatorstabilität <math>dL/L \approx 10^-9 (bei L = 1 m dL \sim 1 ~~nm)~~</math>		d. h. Resonatorstabilität <math>dL/L \approx 10^{-9}</math>(bei <math>L = 1 m dL \sim 1</math> nm)

	z. B. Temperaturstabilität: d<math>dL/L=\alpha dT\to dT\le {{10}^{-3}}K</math>, mit <math>\alpha </math> Invar z.B. <math>10^-6</math>K		z. B. Temperaturstabilität: d<math>dL/L=\alpha dT\to dT\le {{10}^{-3}}K</math>, mit <math>\alpha </math> Invar z.B. <math>10^{-6}</math>K

	Druckabhängigkeit: statt L eigentlich <math>\to n\cdot L</math>, n Brechungsindex		Druckabhängigkeit: statt L eigentlich <math>\to n\cdot L</math>, n Brechungsindex

Schubotz: /* Einige Lasertypen */

2011-08-11T16:01:10Z

Einige Lasertypen

← Nächstältere Version		Version vom 11. August 2011, 18:01 Uhr
Zeile 132:		Zeile 132:
	z. B.		z. B.
	<math>\lambda =500\text{nm}</math>		<math>\lambda =500\text{nm}</math>
	bzw.		bzw.
	<math>\nu =c/\lambda =\frac{3\cdot {{10}^{8}}}{5\cdot {{10}^{-7}}}\text{Hz}=6\cdot {{10}^{14}}\text{Hz}</math>		<math>\nu =c/\lambda =\frac{3\cdot {{10}^{8}}}{5\cdot {{10}^{-7}}}\text{Hz}=6\cdot {{10}^{14}}\text{Hz}</math>
	:<math>\begin{align}		:<math>\begin{align}
Zeile 157:		Zeile 157:
	Druckabhängigkeit: statt L eigentlich <math>\to n\cdot L</math>, n Brechungsindex		Druckabhängigkeit: statt L eigentlich <math>\to n\cdot L</math>, n Brechungsindex
	der Luft		der Luft
			<math>n = n(p) \approx 1,0003...</math> für <math>p = p_0 = 1 bar</math>
	n = n(p) ~ 1,0003 ...für p = Po = 1 bar


	<math>dL/L\text{ }=\text{ }(n-1)\text{ }dp/{{p}_{0}}\text{ }=3\cdot {{10}^{-4}}dp/{{p}_{0}}\text{ }\to dp\text{ }\le \text{ }3\cdot {{10}^{\text{-6}}}\text{ bar=}3\cdot {{10}^{-3}}\text{ mbar}</math>		<math>dL/L\text{ }=\text{ }(n-1)\text{ }dp/{{p}_{0}}\text{ }=3\cdot {{10}^{-4}}dp/{{p}_{0}}\text{ }\to dp\text{ }\le \text{ }3\cdot {{10}^{\text{-6}}}\text{ bar=}3\cdot {{10}^{-3}}\text{ mbar}</math>

Schubotz: /* Grundgleichungen */

2011-08-11T15:59:56Z

Grundgleichungen

← Nächstältere Version		Version vom 11. August 2011, 17:59 Uhr
Zeile 72:		Zeile 72:
	und mit {{FB\|Planckschem Strahlungsgesetz}} vergleichen, ergibt		und mit {{FB\|Planckschem Strahlungsgesetz}} vergleichen, ergibt

	a) <math>~~g_l~~ B_{12} = g_2 B_{21}</math> --> Besetzungsinversion notwendig		a) <math>g_1 B_{12} = g_2 B_{21}</math> --> Besetzungsinversion notwendig


Zeile 78:		Zeile 78:

	[[Datei:17.4.niveau.laser.png\|miniatur\|zentriert\|hochkant=3\|Pumpschema 4-Niveau Laser]]		[[Datei:17.4.niveau.laser.png\|miniatur\|zentriert\|hochkant=3\|Pumpschema 4-Niveau Laser]]
			===Einige Lasertypen===
	[[Datei:17.5.edelgasionenlaser.png\|miniatur\|zentriert\|hochkant=3\|{{FB\|Edelgasionenlaser}} z. B. Ar<sup>+</sup>- Laser]]		[[Datei:17.5.edelgasionenlaser.png\|miniatur\|zentriert\|hochkant=3\|{{FB\|Edelgasionenlaser}} z. B. Ar<sup>+</sup>- Laser]]

Zeile 98:		Zeile 98:
	]]		]]

	~~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,~~
	~~Kristallfeldenfluß~~
	~~deshalb relativ gering~~


Zeile 121:		Zeile 103:

	[[Datei:17.9.einmodenlaser.png\|miniatur\|zentriert\|hochkant=3\|Einmodenlaser]]		[[Datei:17.9.einmodenlaser.png\|miniatur\|zentriert\|hochkant=3\|Einmodenlaser]]

			Resonator <math>L=m\frac{\lambda }{2}</math>,
			<math>\lambda =\frac{2L}{m},\nu =\frac{c}{\lambda }=\frac{cm}{2L}</math>

			(longitudinaler) Modenabstand
			<math>d\lambda =\frac{2L}{{{m}^{2}}},d\nu =\frac{c}{2L}\left( =\frac{c}{{{\lambda }^{2}}}d\lambda \right)</math>

			z.B.
			<math>L=1\text{m}\to d\nu =\frac{3\cdot {{10}^{8}}\text{m/s}}{2\text{m}}=150\text{MHz}</math>

			z.B.
			<math>\lambda =500\text{nm}\quad d\lambda =\frac{{{\lambda }^{2}}}{c}d\nu =\frac{25\cdot {{10}^{-14}}{{\text{m}}^{\text{2}}}}{3\cdot {{10}^{8}}\text{m/s}}1,5\cdot {{10}^{8}}\text{/s}=1,25\cdot {{10}^{-13}}\text{m}=0,125\text{pm}=1,25\cdot {{10}^{-3}} \AA</math>



Zeile 128:		Zeile 123:
	[[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.~~
	~~/' Wo b.Ao V'~~		Dopplerbreite
	Dopplerbreite ~~v = -X-~ C~~		<math>\frac{\Delta {{\nu }_{D}}}{\nu }=\frac{\Delta {{\lambda }_{D}}}{\lambda }=\frac{v}{c},\quad \frac{v}{c}=\frac{\sqrt{3kT}}{m{{c}^{2}}}\approx {{10}^{-6}}</math>
	~~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. >. = 500 nm bzw. v = ~~cl>'~~ = ~~[[Benutzer:Schubotz\|Schubotz]]~~ Hz =		z. B.
	~~5010-7~~		<math>\lambda =500\text{nm}</math>
	~~b.Ao ~ 5010-13 m~~ = 0,5 pm		bzw.
	~~Wo ~ 60108 Hz~~ = 600 MHz		<math>\nu =c/\lambda =\frac{3\cdot {{10}^{8}}}{5\cdot {{10}^{-7}}}\text{Hz}=6\cdot {{10}^{14}}\text{Hz}</math>
	Beispiele: HeNe		:<math>\begin{align}
	Ar+		& \Delta {{\lambda }_{D}}=0,5\text{pm} \\
	~~Farbstoff~~		& \Delta {{\nu }_{D}}=600\text{MHz} \\
	~~1500 MHz~~		\end{align}</math>
	8000 MHz
	103 GHz (starke Stoßverbreiterung)
			Exp. Beispiele:
			*HeNe <math>\Delta {{\nu }_{D}}=1500 MHz</math>
			*Ar+ <math>\Delta {{\nu }_{D}}=8000 MHz</math>
			*Farbstoff <math>\Delta {{\nu }_{D}}= 103 GHz</math> (starke Stoßverbreiterung)

	Einmodenlaser: Stufenweise Einschränkung durch verschiedene optische		Einmodenlaser: Stufenweise Einschränkung durch verschiedene optische
	Filter (Lyot, Etalons)		Filter (Lyot, {{FB\|Etalons}})
	Exp. Anforderungen bei gewünschter Linienbreite ~~dVLaser ~~~ 1 MHz
	z. B. >. = 500 nm ~~r._v~~ = ~~601014~~ Hz dv /v = 1 ~~6010~~-9		Exp. Anforderungen bei gewünschter Linienbreite <math>\text{d}{{\nu }_{Laser}}\approx 1\text{MHz}</math>
	~~'''V Laser'~~		z. B. <math>\lambda =500\text{nm }\to \nu =6\cdot {{10}^{14}}\text{Hz}\quad \text{d}{{\nu }_{Laser}}/\nu =1,6\cdot {{10}^{-9}}</math>
	d. h. ~~Resonatorst~bilität~~ dL/L ~ 10-9 (bei L = 1 m dL ~ 1 nm)
	z. B. Temperaturstabilität: dL/L = ~~aodT r.v~~ dT ~ 10-3 K		d. h. Resonatorstabilität <math>dL/L \approx 10^-9 (bei L = 1 m dL \sim 1 nm)</math>
	~~'t-~~ Invar z. B. 10-6/K
	Druckabhängigkeit: statt L eigentlich ~~~ noL~~ n Brechungsindex		z. B. Temperaturstabilität: d<math>dL/L=\alpha dT\to dT\le {{10}^{-3}}K</math>, mit <math>\alpha </math> Invar z.B. <math>10^-6</math>K

			Druckabhängigkeit: statt L eigentlich <math>\to n\cdot L</math>, n Brechungsindex
	der Luft		der Luft
	n = n(p) ~ 1,0003 ...
	dL/L = (n-1) dp/~~po =~~		n = n(p) ~ 1,0003 ...für p = Po = 1 bar
	~~für~~ p = ~~Po = 1 bar~~
	3 ~~010~~-~~40dp~~/~~po n;~~ dp ~~" 3010~~-6 bar
	~~" 3010~~-3 ~~rnbar~~		<math>dL/L\text{ }=\text{ }(n-1)\text{ }dp/{{p}_{0}}\text{ }=3\cdot {{10}^{-4}}dp/{{p}_{0}}\text{ }\to dp\text{ }\le \text{ }3\cdot {{10}^{\text{-6}}}\text{ bar=}3\cdot {{10}^{-3}}\text{ mbar}</math>

Schubotz: /* Spektralverteilung der Strahlung */

2011-08-11T15:19:57Z

Spektralverteilung der Strahlung

← Nächstältere Version		Version vom 11. August 2011, 17:19 Uhr
Zeile 17:		Zeile 17:

	===Spektralverteilung der Strahlung===		===Spektralverteilung der Strahlung===
	:<math>I(\lambda)~(\frac{\lambda_c}{\lambda})^4,\quad \lambda \gtrsim \lambda_c</math>		:<math>I(\lambda)\sim(\frac{\lambda_c}{\lambda})^4,\quad \lambda \gtrsim \lambda_c</math>
	kritische Wellenlänge		kritische Wellenlänge
	<math>{{\lambda }_{c}}=\frac{4\pi R}{3{{\gamma }^{3}}},\quad \gamma =\frac{E}{m{{c}^{2}}}</math>		<math>{{\lambda }_{c}}=\frac{4\pi R}{3{{\gamma }^{3}}},\quad \gamma =\frac{E}{m{{c}^{2}}}</math>

Schubotz am 11. August 2011 um 14:58 Uhr

2011-08-11T14:58:18Z

← Nächstältere Version		Version vom 11. August 2011, 16:58 Uhr
Zeile 5:		Zeile 5:

	== Synchrotronstrahlung ==		== Synchrotronstrahlung ==



Zeile 15:		Zeile 16:
	[[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		===Spektralverteilung der Strahlung===
			:<math>I(\lambda)~(\frac{\lambda_c}{\lambda})^4,\quad \lambda \gtrsim \lambda_c</math>
			kritische Wellenlänge
			<math>{{\lambda }_{c}}=\frac{4\pi R}{3{{\gamma }^{3}}},\quad \gamma =\frac{E}{m{{c}^{2}}}</math>


			BESSY: <math>R ~ 1,8 m, E \approx 800 MeV \to \gamma \approx 1600 : \lambda_c\approx 2 nm</math>

			===Vertikale Divergenz <math>\alpha</math>:===

	~~kritische Wellenlänge Ac 41fR~~		<math>\alpha =\frac{2}{3\gamma }{{\left( \frac{\lambda }{{{\lambda }_{C}}} \right)}^{1/3}}\quad \lambda \gtrsim {{\lambda }_{C}}</math>
	~		z.B.
	3')'3 '		<math>\lambda =100\text{nm}\to \alpha \approx 1,5\text{mrad}</math>
	~~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:		l = 60 m und 500 MHz HF-Sender:
	100 ps-Pulse mit 2 ns-Abstand (Umlaufzeit 200 ns)		100 ps-Pulse mit 2 ns-Abstand (Umlaufzeit 200 ns)

Schubotz: /* Einige Lasertypen: */

2011-06-02T13:00:22Z

Einige Lasertypen:

@@ Zeile 73: / Zeile 73: @@
 [[Datei:17.4.niveau.laser.png|miniatur|zentriert|hochkant=3|Pumpschema 4-Niveau Laser]]
-===Einige Lasertypen:===
+[[Datei:17.5.edelgasionenlaser.png|miniatur|zentriert|hochkant=3|{{FB|Edelgasionenlaser}} z. B. Ar<sup>+</sup>- Laser]]
-Laser
+[[Datei:17.6.excimerlaser.png|miniatur|zentriert|hochkant=3|{{FB|Excimerlaser}} z. B. XeCl
-[[Datei:17.5.edelgasionenlaser.png|miniatur|zentriert|hochkant=3]]
+gepulst, UV 351 - 353 nm
 - 2 bar He Puffergas, 1 - 10% Xe,
 ,2 % HCl, Pulslängen 5 - 15 ns,
-Repetitionsrate ~ 100 Hz - , 1 kHz
+Repetitionsrate ~ 100 Hz -  1 kHz
-Impulsenergie ~ J puls-LeIstung
+Impulsenergie ~ J Puls-Leistung
 J/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
@@ Zeile 136: / Zeile 112: @@
-[[Datei:17.8.Farbstofflaser.png|miniatur|zentriert|hochkant=3]]
+[[Datei:17.8.Farbstofflaser.png|miniatur|zentriert|hochkant=3|Farbstofflaser]]
+[[Datei:17.10.pumplicht.png|miniatur|zentriert|hochkant=3]]

Schubotz: /* Grundgleichungen */

2011-06-02T11:00:35Z

Grundgleichungen

← Nächstältere Version		Version vom 2. Juni 2011, 13:00 Uhr
Zeile 53:		Zeile 53:

	*{{FB\|Pulsbreite}}: <math>\Delta t</math>,		*{{FB\|Pulsbreite}}: <math>\Delta t</math>,
	*{{~~FBPulsenergie~~}}: E,		*{{FB\|Pulsenergie}}: E,
	*{{~~FBRepetitionsrate~~}}		*{{FB\|Repetitionsrate}}

Schubotz: /* Grundgleichungen */

2011-06-02T10:59:46Z

Grundgleichungen

← Nächstältere Version		Version vom 2. Juni 2011, 12:59 Uhr
Zeile 69:		Zeile 69:


	b) <math>A_{21}=B_{21} \frac{8\pi}{c^3}h\nu^</math> -> <math>\nu^3</math>-Zunahme der störenden Spontanemission (siehe Röntgenlaserentwicklung)		b) <math>A_{21}=B_{21} \frac{8\pi}{c^3}h\nu^3</math> -> <math>\nu^3</math>-Zunahme der störenden Spontanemission (siehe Röntgenlaserentwicklung)

	[[Datei:17.4.niveau.laser.png\|miniatur\|zentriert\|hochkant=3\|Pumpschema 4-Niveau Laser]]		[[Datei:17.4.niveau.laser.png\|miniatur\|zentriert\|hochkant=3\|Pumpschema 4-Niveau Laser]]

Schubotz: /* Grundgleichungen */

2011-06-02T10:59:22Z

Grundgleichungen

← Nächstältere Version		Version vom 2. Juni 2011, 12:59 Uhr
Zeile 45:		Zeile 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>,		*{{FB\|Pulsbreite}}: <math>\Delta t</math>,
	~~;Pulsenergie~~: E,		*{{FBPulsenergie}}: E,
	~~;Repetitionsrate~~		*{{FBRepetitionsrate}}


Zeile 61:		Zeile 61:
	[[Datei:17.3.laser.schema.png\|miniatur\|zentriert\|hochkant=3]]		[[Datei:17.3.laser.schema.png\|miniatur\|zentriert\|hochkant=3]]

	Im thermodynamischen Gleichgewicht : ~~AZ1Nz~~ + ~~BZ1 op~~(1)~~oNz~~ = B		Im thermodynamischen Gleichgewicht:
	1Z		:<math>A_{21}N_2 + B_{21} \rho(\gamma) N_2 = B_{12} \rho(\gamma)N_1</math>
	P(y)oN		mit Boltzmann <math>N_2/N_1 = g_2/g_1 \exp(- h\nu/kT)</math> verwenden, nach <math>\rho(\nu)</math> auflösen
	1		und mit {{FB\|Planckschem Strahlungsgesetz}} vergleichen, ergibt
	mit Boltzmann Nz/N1 = gz/~~gzoeJllp~~(-~~- 'n uf~~ kT) verwenden, nach p(y) auflösen
	und mit Planckschem Strahlungsgesetz vergleichen, ergibt		a) <math>g_l B_{12} = g_2 B_{21}</math> --> Besetzungsinversion notwendig
	a) ~~gloBIZ~~ = ~~gz oBZ1 ~~~ Besetzungsinversion notwendig
	= ~~BZlo8~~~ h ~~y3 ~ y3~~-Zunahme .der störenden
	c Spontanemission		b) <math>A_{21}=B_{21} \frac{8\pi}{c^3}h\nu^</math> -> <math>\nu^3</math>-Zunahme der störenden Spontanemission (siehe Röntgenlaserentwicklung)
	(siehe ~~,:Rö,;tgenlaserentwicklung~~)

	[[Datei:17.4.niveau.laser.png\|miniatur\|zentriert\|hochkant=3\|Pumpschema 4-Niveau Laser]]		[[Datei:17.4.niveau.laser.png\|miniatur\|zentriert\|hochkant=3\|Pumpschema 4-Niveau Laser]]

Schubotz: /* Grundgleichungen */

2011-06-02T10:52:00Z

Grundgleichungen

← Nächstältere Version		Version vom 2. Juni 2011, 12:52 Uhr
Zeile 44:		Zeile 44:
	Bestimmende Größen:		Bestimmende Größen:

	;Wellenlänge: <math>\lambda</math>,		*{{FB\|Wellenlänge}}: <math>\lambda</math>,
	;Schärfe: <math>d\lambda</math>,		*{{FB\|Schärfe}}:: <math>d\lambda</math>,
	;Abstimmbereich: <math>\Delta \lambda</math>,		*{{FB\|Abstimmbereich}}:: <math>\Delta \lambda</math>,
	;Divergenz: <math>d\Omega</math>,		*{{FB\|Divergenz}}:: <math>d\Omega</math>,
	;Leistung: L		*{{FB\|Leistung}}:: L

	Bei Pulsbetrieb:		Bei Pulsbetrieb: