La luz que emiten los imanes de curvatura viene determinada por el campo magnético y la energía de los electrones que circulan en el anillo de almacenamiento. A partir de una cantidad de energía determinada –en el caso del anillo de almacenamiento del ALBA es de 3 GeV–, la energía de la luz que emerge depende del campo magnético: un alto campo magnético genera una luz de alta energía (rayos X duros), mientras que un pequeño campo magnético genera una luz de baja energía (visible, ultravioleta o rayos X blandos).
Los campos magnéticos determinan las curvas inducidas de las partículas que circulan y, por lo tanto, su ruta. Debido a que esta ruta debe limitarse en la cámara de vacío, no se puede cambiar una vez construido el acelerador. Así, el campo magnético de los imanes de curvatura es fijo y también las características de la luz que emiten.
Sin embargo, para ciertos experimentos, los científicos necesitan luz con energía o características específicas (polarización circular, pequeña divergencia, alta intensidad, etc.) que no pueden ofrecer los imanes de curvatura.
La solución es construir sistemas magnéticos especiales que hacen que la curva de electrones tenga un radio específico –dependiendo de la aplicación– para producir la luz requerida. Estos sistemas se denominan dispositivos de inserción, ya que se han instalado, de hecho, se insertan, en las secciones rectas del anillo de almacenamiento.
Los dispositivos de inserción están realizados con dos matrices magnéticas colocadas de tal manera que la trayectoria de los electrones hace una oscilación. En general hay una matriz magnética superior y otra inferior, con los polos opuestos colocados los unos frente a los otros. Con el fin de obtener una oscilación de los electrones longitudinalmente, cada par de imanes se muestra a lo largo de un eje longitudinal siguiendo un patrón alternativo. Cuando pasan a través de cada par magnético –llamado semiperiodo– los electrones serpentean y emiten luz de acuerdo con la curva seguida.
Los usuarios pueden ver las matrices magnéticas superior e inferior y, en el medio, la cámara de vacío.
Hay dos tipos principales de dispositivos de inserción:
- WIGGLERS: el objetivo es aplicar localmente un campo magnético intenso –para obtener rayos X potentes– y repetir la oscilación varias veces longitudinalmente. La luz se produce en cada wiggler y al final del dispositivo conseguimos un haz de luz muy intenso y enérgico.
- ONDULADORES: en este caso, la luz que emerge de cada wiggler interfiere en la luz del resto, de forma que tenemos un patrón de interferencia tanto en el espacio como en los planos energéticos. Esto significa que la luz está espacialmente muy concentrada en un cono estrecho y también en varias energías específicas que llamamos armónicas. Los onduladores se utilizan cuando se necesita una luz extremadamente brillante.
Para cambiar la energía de la luz emitida debemos modificar el campo magnético producido por los dispositivos de inserción. Cuando la matriz magnética es de bobinas, esto se consigue variando la corriente circulante y, cuando está hecha de imanes permanentes, separando mecánicamente las matrices superior e inferior.
