同步輻射光源
化學先生 / 2019-08-24
所謂同步輻射，是由以接近光速運動的電子在磁場中做曲線運動改變運動方向時所產(chǎn)生的電磁輻射，其本質(zhì)與我們目常接觸的可見光和X射線一樣，都是電磁輻射。由于這種輻射是"1947年在同步加速器上被發(fā)現(xiàn)的，因而被命名為同步輻射(synchrotron radiation)。
同步輻射具有常 規(guī)光源不可比擬的優(yōu)良性能。具體表現(xiàn)在寬波段:同步輻射光的波長覆蓋面大，具有從遠紅外、可見光、紫外直到x射線范圍內(nèi)的連續(xù)光譜，井且能根據(jù)使用者的需要獲得特定波長的光。同步輻射光源具有如下幾個優(yōu)點。高準直:同步輻射光的發(fā)射集中在以電子運動方向為中心的一個很窄的圓錐內(nèi)，張角非常小，幾乎是平行光束，堪與激光媲美。高偏振:從偏轉(zhuǎn)磁鐵引出的同步輻射光在電子軌道平面上是完全的線偏振光，此外，可以從特殊設計的插人件得到任意偏振狀態(tài)的光。高純凈:同步輻射光是在超高真空中產(chǎn)生的，不存在任何由雜質(zhì)帶來的污染，是非常純凈的光。高亮度:同步輻射光源是高強度光源，有很高的輻射功率和功率密度，第三代同步輻射光源的X射線亮度是X光機的上千億倍。窄脈沖:同步輻射光是脈沖光，有優(yōu)良的脈沖時間結(jié)構(gòu)，其寬度在10負11次方～10負8次方s (幾十皮秒至幾十納秒)之間可調(diào)，脈沖之間的間隔為幾十納秒至微秒量級，這種特性對“變化過程”的研究非常有用，如化學反應過程、生命過程、材料結(jié)構(gòu)變化過程和環(huán)境污染微觀過程等。同步輻射光的光子通量、角分布和能譜等均可精確計算，因此它可以作為輻射計量，特別是真空紫外到x射線波段計量的標準光源。此外，同步輻射光還具有高度穩(wěn)定性、高通量、微束徑、準相干等獨特而優(yōu)異的性能。同步輻射光源自1947年誕生以來，至今已有60余年的歷史。隨著應用研究工作不斷深人，應用范圍不斷拓展，同步輻射光源經(jīng)歷了三代快速歷史發(fā)展階段。第一代同步輻射光源是寄生于高能物理實驗專用的高能對撞機的兼用機，如北京光源(BSR)就是寄生于北京正負電子對撞機(BEPC)的典型第代同步 輻射光源:第二代同步輻射光源是基于同步輻射專用儲存環(huán)的專用機，如合肥國家同步輔射實驗室(HLS):第三代同步輻射光源是基于性能更高的同步輻射專用儲存環(huán)的專用機，如上海光源(SSRF)。
同步輻射光源可以提供真空紫外光。 真空紫外光可以引發(fā)高能過程，包括高激發(fā)態(tài)和光電離過程，在光源的前面加各種濾光片、干涉濾光片、使用有光柵單色儀的分光儀器等，就可以獲得單色輻射光。同步輻射光源已經(jīng)成為材料科學、生命科學、環(huán)境科學、物理學、化學、醫(yī)藥學、地質(zhì)學等學科領(lǐng)城的基礎(chǔ)和應用研究的一 種最先進的、不可替代的工具，井且在電子工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、石油工業(yè)、化學工業(yè)、生物工程和微細加工工業(yè)等方面具有重要面廣泛的應用。
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