​什么是同步辐射?

时间:2024-10-07 22:50

来源:生活常识网

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什么是同步辐射?

同步辐射synchrotron radiation),是带电粒子(电子、离子)以接近光速运动时,在电磁场的作用(洛伦兹力)下发生偏转,在沿运动的切线方向上发出的一种电磁辐射。将接近光速运动的带电粒子称为相对论性带电粒子,否则称为非相对论性带电粒子(其在电磁场作用下偏转发出的电磁辐射称为回旋辐射)。这种电磁辐射现象最初由Frank Elder等人于1947年,在美国通用电气实验室的70MeV(注释:eV,电子伏特,是一种能量单位)的电子同步加速器上观察发现,因此得名“同步辐射”。

通常人们利用的同步辐射都由人工产生,比如在同步加速器或者储存环中,用弯转磁铁、波荡器等,而产生同步辐射的同步加速器、储存环称为同步辐射光源。

位于合肥中国科大的国家同步辐射实验室

同步辐射的特点:

1、宽谱性:同步辐射光覆盖微波到硬X射线波段,是连续谱,其能量与带电粒子损失的能量相关,可以根据用户需求,控制带电粒子速度得到相应的波长。

2、高亮度:同步辐射光源是高强度光源,有很高的辐射功率和功率密度,第三代同步辐射光源的X射线亮度是X光机的上亿倍。

3、窄脉冲:同步辐射光是脉冲性光,有优良的脉冲时间结构,其宽度在10^-11~10^-8 秒之间可调,脉冲之间的间隔为几十纳秒至微秒量级,这种特性对“变化过程”的研究非常有用,如化学反应过程、生命过程、材料结构变化过程和环境污染微观过程等。

4、高准直:同步辐射光的发射集中在以电子运动方向为中心的一个很窄的圆锥内,张角非常小 ,几乎是平行光束。

5、高纯净:同步辐射光是在超高真空(储存环中的真空度为10^-7~10^-9帕)或高真空(10^-4~10^-6帕)的条件中产生的,不存在任何由杂质带来的污染,是非常纯净的光。

6、可精确预知:同步辐射光的光子通量、角分布和能谱等均可精确计算,因此它可以作为辐射计量,特别是真空紫外到X射线波段计量的标准光源。

同步辐射还有其他特性:高度稳定性、高通量、微束径、准相干等。

当然同步辐射光源也有缺点,最大的缺点是造价昂贵,比如安徽合肥中国科大的国家同步辐射实验室,是二代同步辐射光源,在1990年左右建造的花费大概6000万左右。2010年验收的上海同步辐射光源,是三代光源,大概花了12亿左右。

上海光源

总之,同步辐射是性能特别好但是特别贵的一种电磁辐射(或者说一种光)。

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