文章2 同步辐射及其应用(讲义) 张新夷 同步辐射因具有高亮度、光谱连续、频谱范围宽、高度偏振性、 准直性好以及可用作辐射计量标准等一系列优异特性,已成为自X光 和激光诞生以来的又一种重要光源。尤其是在真空紫外和X射线波段 的性能,非其他光源可比,很多以往用普通X光和激光不能开展的研 究工作,有了同步辐射光源以后才得以实现。近几年来还发现,在红 外波段同步辐射同样具有常规红外光源所无法比拟的优越特性。同步 辐射也因此在物理学、化学、生命科学和医药学、材料科学、信息科 学、环境科学、地矿、力学、冶金等研究领域,以及深亚微米光刻和 超微细加工等高新技术领域中得到广泛应用。据统计,70年代以来, 已有22个国家和地区,建成或正在建设同步辐射装置50余台,其中 超过40台已投入使用。我国北京正负电子对撞机国家实验室( BEPC NL) 的同步辐射装置(BSRF)和中国科技大学国家同步辐射实验室(NSRL) 分别于1989年和1991年建成并投入使用。 1.什么是同步辐射 1947年,美国通用电器公司的一个研究小组首次在同步加速器上 观测到高能电子在作弯曲轨道运动时会产生一种电磁辐射,称其为同 步加速器辐射,简称同步辐射。其实,据《宋会要》记载,早在公元 1054年,我国古代天文学家就观测到金牛座中天关星附近出现异象: “昼见如太白,芒角四出,色赤白,凡见二十三日。”这是人类历史 上第一次详细记载超新星爆炸。这颗超新星爆炸后的遗迹形成今夜星 空的蟹状星云。现代天文学家确认该星云的辐射,包括红外线、可见 光、紫外线和Ⅹ射线的宽频谱,正是高能电子在星云磁场作用下产生 的同步辐射 1963年法国 Orsay建成世界上第一台电子储存环,高能物理学家 在储存环上进行正负电子对撞实验的同时发现所产生的同步辐射是 种性能优良的光源,于是,开始了人类历史上第一次利用同步加速 器上产生的同步辐射来做非高能物理的研究工作。这种在做高能物理 研究的加速器上,利用同步辐射作为光源的工作模式为寄生模式或兼 用模式。BSRF即是以寄生模式工作的装置。美国威斯康星大学1968 年建造的能量为240兆电子伏的电子储存环,是世界上第一台专用同 步辐射装置。NSRL的同步辐射光源HLS)是我国第一台专用同步辐射1 同步辐射及其应用(讲义) 张新夷 同步辐射因具有高亮度、光谱连续、频谱范围宽、高度偏振性、 准直性好以及可用作辐射计量标准等一系列优异特性，已成为自 X 光 和激光诞生以来的又一种重要光源。尤其是在真空紫外和 X 射线波段 的性能，非其他光源可比，很多以往用普通 X 光和激光不能开展的研 究工作，有了同步辐射光源以后才得以实现。近几年来还发现，在红 外波段同步辐射同样具有常规红外光源所无法比拟的优越特性。同步 辐射也因此在物理学、化学、生命科学和医药学、材料科学、信息科 学、环境科学、地矿、力学、冶金等研究领域，以及深亚微米光刻和 超微细加工等高新技术领域中得到广泛应用。据统计，70 年代以来， 已有 22 个国家和地区，建成或正在建设同步辐射装置 50 余台，其中， 超过 40 台已投入使用。我国北京正负电子对撞机国家实验室(BEPC NL) 的同步辐射装置(BSRF)和中国科技大学国家同步辐射实验室(NSRL) 分别于 1989 年和 1991 年建成并投入使用。 1．什么是同步辐射 1947 年，美国通用电器公司的一个研究小组首次在同步加速器上 观测到高能电子在作弯曲轨道运动时会产生一种电磁辐射，称其为同 步加速器辐射，简称同步辐射。其实，据《宋会要》记载，早在公元 1054 年，我国古代天文学家就观测到金牛座中天关星附近出现异象： “昼见如太白，芒角四出，色赤白，凡见二十三日。”这是人类历史 上第一次详细记载超新星爆炸。这颗超新星爆炸后的遗迹形成今夜星 空的蟹状星云。现代天文学家确认该星云的辐射，包括红外线、可见 光、紫外线和 X 射线的宽频谱，正是高能电子在星云磁场作用下产生 的同步辐射。 1963 年法国 Orsay 建成世界上第一台电子储存环，高能物理学家 在储存环上进行正负电子对撞实验的同时发现所产生的同步辐射是 一种性能优良的光源，于是，开始了人类历史上第一次利用同步加速 器上产生的同步辐射来做非高能物理的研究工作。这种在做高能物理 研究的加速器上，利用同步辐射作为光源的工作模式为寄生模式或兼 用模式。BSRF 即是以寄生模式工作的装置。美国威斯康星大学 1968 年建造的能量为 240 兆电子伏的电子储存环，是世界上第一台专用同 步辐射装置。NSRL 的同步辐射光源(HLS)是我国第一台专用同步辐射 文章 2