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同步辐射百科名片同步辐射 synchrotron radiation ，相对论性带电粒子在电磁场的作用下沿弯转轨道行进时所发出的电磁辐射至今同步辐射装置的建造及在其上的研究、应用，经历了三代的发展目录同步辐射简介 第一代同步辐射光源 第二代同步辐射光源 第三代同步辐射光源 同步辐射光源特点 应用编 辑 本 段 同 步 辐 射 简 介synchrotron radiation 相 对 论 性 带 电 粒 子 在 电 磁 场 的 作 用 下 沿 弯 转 轨 道 行 进 时 所 发 出 的 电 磁 辐射 同 步 辐 射 是 速 度 接 近 光 速 （ v≈ c） 的 带 电 粒 子 在 磁 场 中 沿 弧 形 轨 道 运 动时 放 出 的 电 磁 辐 射 ， 由 于 它 最 初 是 在 同 步 加 速 器 上 观 察 到 的 ， 便 又 被 称 为“同 步 辐 射 ”或 “同 步 加 速 器 辐 射 [1]” 长 期 以 来 ， 同 步 辐 射 是 不 受 高 能物 理 学 家 欢 迎 的 东 西 ， 因 为 它 消 耗 了 加 速 器 的 能 量 ， 阻 碍 粒 子 能 量 的 提 高 。

但 是 ， 人 们 很 快 便 了 解 到 同 步 辐 射 是 具 有 从 远 红 外 到 X 光 范 围 内 的 连 续 光谱 、 高 强 度 、 高 度 准 直 、 高 度 极 化 、 特 性 可 精 确 控 制 等 优 异 性 能 的 脉 冲 光 源 ，可 以 用 以 开 展 其 它 光 源 无 法 实 现 的 许 多 前 沿 科 学 技 术 研 究 于 是 在 几 乎 所 有的 高 能 电 子 加 速 器 上 ， 都 建 造 了 “寄 生 运 行 ”的 同 步 辐 射 光 束 线 及 各 种 应用 同 步 光 的 实 验 装 置 至 今 ， 同 步 辐 射 装 置 的 建 造 及 在 其 上 的 研 究 、 应 用 ，经 历 了 三 代 的 发 展 编 辑 本 段 第 一 代 同 步 辐 射 光 源是 在 世 界 各 国 为 高 能 物 理 研 究 建 造 的 储 存 环 和 加 速 器 上 “寄 生 地 ”运行 的 很 快 地 ， 不 仅 物 理 学 家 ， 而 且 化 学 家 、 生 物 学 家 、 冶 金 学 家 、 材 料 科学 家 、 医 学 家 和 几 乎 所 有 学 科 的 基 础 研 究 及 应 用 研 究 的 专 家 ， 都 从 这 个 新出 现 的 光 源 看 到 巨 大 的 机 会 。

然 而 ， 在 对 储 存 环 性 能 的 要 求 上 ， 同 步 辐 射的 用 户 与 高 能 物 理 学 家 的 观 点 是 矛 盾 的 ， 表 现 在 主 要 是 由 电 子 束 的 发 射 度所 决 定 的 同 步 辐 射 的 亮 度 上 它 使 同 步 辐 射 的 用 户 们 要 求 建 造 专 门 为 同 步 辐 射 的 应 用 而 设 计 的 第 二 代 同 步 光 源 发 射 度 由 第 一 代 装 置 的 几 百 nm.rad降 低 到 第 二 代 同 步 光 源 的 50－ 150nm.rad 编 辑 本 段 第 二 代 同 步 辐 射 光 源第 二 代 同 步 辐 射 装 置 对 科 学 技 术 研 究 的 巨 大 推 动 ， 促 使 世 界 各 国 政 府 支持 建 造 新 一 代 具 有 更 高 亮 度 的 第 三 代 同 步 辐 射 光 源 第 三 代 同 步 辐 射 光 源的 储 存 环 的 发 射 度 一 般 为 10nm.rad 量 级 ， 并 籍 助 于 安 装 大 量 的 插 入 件(波 荡 器 和 扭 摆 器 )， 产 生 准 相 干 的 同 步 辐 射 光 ， 这 不 但 使 光 谱 的 耀 度 再 提 高了 几 个 数 量 级 ， 而 且 可 以 灵 活 地 选 择 光 子 的 能 量 和 偏 振 性 。

编 辑 本 段 第 三 代 同 步 辐 射 光 源亮 度 比 最 亮 的 第 二 代 光 源 至 少 高 100 倍 ， 比 通 常 实 验 室 用 的 最 好 的 X光 源 要 亮 一 亿 倍 以 上 它 使 得 同 步 辐 射 应 用 从 过 去 静 态 的 、 在 较 大 范 围 内 平均 的 手 段 扩 展 为 空 间 分 辨 的 和 时 间 分 辨 的 手 段 ， 这 就 为 众 多 的 学 科 和 广 泛 的技 术 应 用 领 域 带 来 前 所 未 有 的 新 机 遇 日 本 的 SPring-8 是 目 前 世 界 上 能 量最 高 的 同 步 辐 射 光 源 ， 达 到 8GeV 我 国 台 湾 的 国 家 同 步 辐 射 中 心 所 拥 有 的大 型 粒 子 加 速 器 及 同 步 辐 射 装 置 是 亚 洲 第 一 座 第 三 代 同 步 辐 射 光 源 编 辑 本 段 同 步 辐 射 光 源 特 点① 光 谱 连 续 且 范 围 宽 ， 由 于 同 步 辐 射 是 非 束 缚 态 电 子 的 辐 射 ， 所 以 它 的光 谱 是 连 续 的 ， 从 远 红 外 、 可 见 光 、 紫 外 直 到 硬 X 射 线 （ 104～ 10-1 埃 )。

② 辐 射 强 度 高 ， 在 真 空 紫 外 和 X 射 线 波 段 ， 能 提 供 比 常 规 X 射 线 管 强 度 高103～ 106 倍 的 光 源 ， 相 当 于 几 平 方 毫 米 面 积 上 有 100 千 瓦 的 能 流 ③ 高 度偏 振 ， 同 步 辐 射 在 电 子 轨 道 平 面 内 是 完 全 偏 振 的 光 ， 偏 振 度 达 100％ ； 在轨 道 平 面 上 下 是 椭 圆 偏 振 ； 在 全 部 辐 射 中 ， 水 平 偏 振 占 75％ ④ 具 有 脉 冲时 间 结 构 ， 同 步 辐 射 是 一 种 脉 冲 光 ， 脉 冲 宽 度 为 0.1～ 1 纳 秒 ， 脉 冲 间 隔 为微 秒 量 级 （ 单 束 团 工 作 ） 或 几 纳 秒 到 几 百 纳 秒 范 围 内 可 调 （ 多 束 团 工 作 ） ⑤ 高 度 准 直 ， 能 量 大 于 10 亿 电 子 伏 的 电 子 储 存 环 的 辐 射 光 锥 张 角 小 于 1 毫弧 度 ,接 近 平 行 光 束 ， 小 于 普 通 激 光 束 的 发 射 角 ⑥ 洁 净 的 高 真 空 环 境 ,由于 同 步 辐 射 是 在 超 高 真 空 (储 存 环 中 的 真 空 度 为 10-7～ 10-9 帕 )或 高 真 空（ 10-4～ 10-6 帕 ） 的 条 件 下 产 生 的 ， 不 存 在 普 通 光 源 中 的 电 极 溅 射 等 干 扰 ，是 非 常 洁 净 的 光 源 。

⑦ 波 谱 可 准 确 计 算 ， 其 强 度 、 角 分 布 和 能 量 分 布 都 可 以精 确 计 算 编 辑 本 段 应 用　 　 同 步 辐 射 在 基 础 科 学 、 应 用 科 学 和 工 艺 学 等 领 域 已 得 到 广 泛 应 用 ： ①近 代 生 物 学 ， 例 如 测 定 蛋 白 质 的 结 构 和 蛋 白 质 的 分 子 结 构 ,通 过 X 射 线 小 角散 射 可 研 究 蛋 白 质 生 理 活 动 过 程 和 神 经 作 用 过 程 等 的 动 态 变 化 ， 通 过 X 射线 荧 光 分 析 可 测 定 生 物 样 品 中 原 子 的 种 类 和 含 量 ， 灵 敏 度 可 达 10-9 克 ／ 克 ② 固 体 物 理 学 ,可 用 于 研 究 固 体 的 电 子 状 态 、 固 体 的 结 构 、 激 发 态 寿 命 及 晶体 的 生 长 和 固 体 的 损 坏 等 动 态 过 程 ③ 表 面 物 理 学 和 表 面 化 学 ， 可 用 于 研究 固 体 的 表 面 性 质 ， 如 半 导 体 和 金 属 表 面 的 光 特 性 ； 物 质 的 氧 化 、 催 化 、 腐蚀 等 过 程 的 表 面 电 子 结 构 和 变 化 。

④ 结 构 化 学 ， 可 用 于 测 定 原 子 的 配 位 结 构 、大 分 子 之 间 的 化 学 键 参 数 等 ， 如 对 催 化 剂 、 金 属 酶 的 结 构 测 定 ⑤ 医 学 ，可 用 于 肿 瘤 的 诊 断 和 治 疗 ， 如 测 定 血 液 内 一 些 元 素 的 含 量 、 血 管 造 影 、 诊 断人 体 内 各 种 肿 瘤 和 进 行 微 型 手 术 以 除 去 人 体 特 殊 部 位 的 一 些 异 常 分 子 等 ⑥ 光 刻 技 术 ， 由 于 衍 射 效 应 ， 普 遍 采 用 的 紫 外 线 光 刻 的 最 小 线 宽 约 2 微 米 ，而 同 步 辐 射 光 近 似 平 行 光 束 ,用 于 光 刻 时 其 线 宽 可 降 至 20 埃 ， 使 分 辨 率 提高 几 个 数 量 级 ； 这 对 计 算 机 、 自 动 控 制 和 光 通 信 技 术 等 意 义 重 大 参考资料 。