、前言: 在人类文明史上,有四种光源对人们的生活一直产生着重大的影响。 第一是1879年美国发明家爱迪生发明的电光源。电光源的发明促进了电力 装置的建设。它不仅成为人类日常生活的必需品,而且在工业、农业、交通运输 以及国防和科学研究中,都发挥着重要作用。电光源的产生给人类带来了巨大财 富 第二是1895年德国科学家伦琴发现的ⅹ射线源。在伦琴的论文中,首先显 示的是她夫人的手的ⅹ射线图像,在那神秘的光的照射下,手指骨联同戒指 起清晰地展现在人们眼前。如今,任何医院都少不了X射线源。 第三是20世纪60年代美国和前苏联一批科学家创制的激光光源,大到激光 核聚变用的10万亿瓦的激光,小到家用激光唱机、超市付账口用的激光扫描器、 作演讲时用的激光笔,还有医院中用的激光刀。激光高度的准直性使百瓦激光可 以从地球射到月球,再反射回地球,从而精确地测定地球与月球之间的距离 第四种光源就是同步辐射光源。这种光源的产生机理在20世纪初由英国科 学家提出,但直到1947年才在同步加速器上被观察到,从而得名为同步辐射。 其巨大的应用潜力在1967年以后逐渐为人们认识到。 产生光的机理有两种:一是原子内电子状态从高到低的跃迁产生的光辐射; 另一是带电粒子,特别是电子,运动速度发生变化时伴随产生的光辐射。第二和 第三类光源的产生机制主要是第一种;同步光源则完全是第二种。速度是矢量, 既有数值也有方向,数值变化或方向变化,都是速度的变化。电子绕圆周运动, 方向不断变化,速度也就时时在变化,因此电子运动能量的一部分就不断转化为 电磁辐射,即在电子运动的切线方向不断产生电磁辐射,其波长由电子的能量所 决定,其聚焦性能在很大程度上也取决于电子的能量。同步辐射最初是在高能加 速器上作为“副产品”被利用的,这种同步辐射光源就是第一代同步辐射光源 北京高能物理研究所的同步辐射光源即属此类。当同步光源的应用日益广泛后, 就反客为主,转副为正了,人们建造了同步辐射光源专用机,即出现第二代同步 辐射光源,合肥中国科学技术大学内的800MeV同步辐射光源即属此类。接着就 产生第三代同步辐射光源,其性能大大优于第二代,上海光源即属此类。第一代 第二代、第三代同步辐射光源之间的最主要区别,是在于作为发光光源的电子束 斑尺寸或电子发射度的迥异。例如第二代的合肥同步辐射光源,其电子束发射度 约150纳米弧度,而第三代的“上海光源”,其电子束发射度约4纳米弧度 者相差近40倍,其得到的光亮度相差约1600倍,约三个量级。 三代同步辐射光源的另一显著差别是,可使用的插入件的数量悬殊,第二代 光源仅能安装几个插入件,而第三代光源可有十几个到几十个插入件。由于插入 件产生的光较之弯转磁铁产生的光具有更高的亮度和更好的性能,可见插入件数 量的多寡可直观地表征光源的性能的优劣。 本论文重点在于测量用于同步辐射装置一一电子储存环中的高频腔的相关 参数以及参数分析,因此正文除第一章介绍“同步辐射装置”外,其它章节着重 介绍高频腔、测量仪器、相关参数的意义、测量结果、对结果的分析等。4 一、前言： 在人类文明史上，有四种光源对人们的生活一直产生着重大的影响。 第一是 1879 年美国发明家爱迪生发明的电光源。电光源的发明促进了电力 装置的建设。它不仅成为人类日常生活的必需品，而且在工业、农业、交通运输 以及国防和科学研究中，都发挥着重要作用。电光源的产生给人类带来了巨大财 富。 第二是 1895 年德国科学家伦琴发现的 X 射线源。在伦琴的论文中，首先显 示的是她夫人的手的 X 射线图像，在那神秘的光的照射下，手指骨联同戒指一 起清晰地展现在人们眼前。如今，任何医院都少不了 X 射线源。 第三是 20 世纪 60 年代美国和前苏联一批科学家创制的激光光源，大到激光 核聚变用的 10 万亿瓦的激光，小到家用激光唱机、超市付账口用的激光扫描器、 作演讲时用的激光笔，还有医院中用的激光刀。激光高度的准直性使百瓦激光可 以从地球射到月球，再反射回地球，从而精确地测定地球与月球之间的距离。 第四种光源就是同步辐射光源。这种光源的产生机理在 20 世纪初由英国科 学家提出，但直到 1947 年才在同步加速器上被观察到，从而得名为同步辐射。 其巨大的应用潜力在 1967 年以后逐渐为人们认识到。 产生光的机理有两种：一是原子内电子状态从高到低的跃迁产生的光辐射； 另一是带电粒子，特别是电子，运动速度发生变化时伴随产生的光辐射。第二和 第三类光源的产生机制主要是第一种；同步光源则完全是第二种。速度是矢量， 既有数值也有方向，数值变化或方向变化，都是速度的变化。电子绕圆周运动， 方向不断变化，速度也就时时在变化，因此电子运动能量的一部分就不断转化为 电磁辐射，即在电子运动的切线方向不断产生电磁辐射，其波长由电子的能量所 决定，其聚焦性能在很大程度上也取决于电子的能量。同步辐射最初是在高能加 速器上作为“副产品”被利用的，这种同步辐射光源就是第一代同步辐射光源， 北京高能物理研究所的同步辐射光源即属此类。当同步光源的应用日益广泛后， 就反客为主，转副为正了，人们建造了同步辐射光源专用机，即出现第二代同步 辐射光源，合肥中国科学技术大学内的 800MeV 同步辐射光源即属此类。接着就 产生第三代同步辐射光源，其性能大大优于第二代，上海光源即属此类。第一代、 第二代、第三代同步辐射光源之间的最主要区别，是在于作为发光光源的电子束 斑尺寸或电子发射度的迥异。例如第二代的合肥同步辐射光源，其电子束发射度 约 150 纳米弧度，而第三代的“上海光源”，其电子束发射度约 4 纳米弧度，二 者相差近 40 倍，其得到的光亮度 相差约 1600 倍，约三个量级。 三代同步辐射光源的另一显著差别是，可使用的插入件的数量悬殊，第二代 光源仅能安装几个插入件，而第三代光源可有十几个到几十个插入件。由于插入 件产生的光较之弯转磁铁产生的光具有更高的亮度和更好的性能，可见插入件数 量的多寡可直观地表征光源的性能的优劣。 本论文重点在于测量用于同步辐射装置——电子储存环中的高频腔的相关 参数以及参数分析，因此正文除第一章介绍“同步辐射装置”外，其它章节着重 介绍高频腔、测量仪器、相关参数的意义、测量结果、对结果的分析等