同步辐射光源及其应用.pdf

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1、同步辐射光源及其应用简介高琛2008.12.20HLS什么是同步辐射光束线磁场电子轨道电子束团实验站相对论电子在磁场中转向时，沿切线方向辐射的电磁波24ec(βγ)vP=e26περoa超新星爆发及其残骸，如金牛座蟹状星云。黑洞吸附带电粒子《宋会要》记载：(公元1054年7月，)客星“昼见如太白，芒角四出，色赤白，凡见二十三日。”22个月后，“客星没，客去之兆也。”经典(等时)回旋加速器注入束流高频腔经典(等时)回旋加速器弱聚焦同步加速器注入束流高频腔经典(等时)回旋加速器弱聚焦同步加速器注入弯转磁铁四极磁铁高频腔束流轨道强聚焦电子同步

2、加速器插入元件：产生特征弯转磁铁：使束流轨道不同的同步辐射弯转，产生同步辐射高频腔：补充同步辐射损失的能量，或者加速电子四极磁铁：类似于透镜，真空室：保持10-9torr水平约束粒子轨迹横向尺寸的真空度，维持束流寿命注入束流高频腔经典(等时)回旋加速器弱聚焦同步加速器注入弯转磁铁1947年，Pollack领导的科研组在美国通用电气公司70MeV电四极磁铁高频腔子同步加速器中首次观察到“人造”的这种辐射。束流轨道强聚焦电子同步加速器HLS弯转磁铁N弯铁电子轨道1/γ电子同步辐射SNSNSNSNS电子轨道插入件中轴线SNSNSNSNUndu

3、lator(波荡器)：多极干涉，频率趋同。高亮度，准单色光。HLS弯转磁铁N弯铁电子轨道1/γ电子同步辐射SNSNSNSNS电子轨道插入件中轴线SNSNSNSNUndulator(波荡器)：多极干涉，频率趋同。高亮度，准单色光。Wiggler(扭摆磁铁)：强度叠加。高功率，(一般)短波长。BEPC：第一代HLS：第二代SSRF：第三代SwissLightSource(SLS)DIAMONDSSRCAPSESRF同步辐射光源的分代第一代：高能加速器寄生亮度：～1012ph/s⋅mm2⋅mrad2⋅0.1%BW第二代：专用亮度：～1015p

4、h/s⋅mm2⋅mrad2⋅0.1%BW第三代：大量使用插入件亮度：～1018ph/s⋅mm2⋅mrad2⋅0.1%BW第四代：FEL、衍射极限环、ERL、……亮度：～1021ph/s⋅mm2⋅mrad2⋅0.1%BW自由电子激光原理色散段辐射段自由电子调制段种子激光激光输出λ电子束团密度调制(群居)相干辐射能量调制衍射极限储存环b∆θ∆θb⋅∆θ>>λ：非相干迭加，I∝Nb⋅∆θ~λ：相干迭加，I∝N2HALSERL单色亮度的重要性uyu=y’u’=······yu’y’IB=s·Ω·0.1%BW单色亮度的重要性uyu=y’u’=··

5、····yu’y’IB=s·Ω·0.1%BW化学键的磁记录时间分子内电荷转移断裂和重组表面吸附氢转移（磁畴翻转）1015101810211024光源亮度（ph/s·mm2·mrad2·0.1%BW）同步辐射的优点★单色亮度高★光谱连续、宽★准直性好★偏振★脉冲时间结构★稳定，可精确计算偏振和时间结构椭圆偏振光线偏振光实验室发展史一期：1984~1991(计委1983.4立项)总投资6,240万：机器建设，5条光束线和实验站。二期：1998~2004总投资11,800万：机器改进提高光源亮度，提高运行可靠性，增建8条光束线和8个实验站。国

6、内唯一一个建在高校中的大科学装置合肥光源（HLS）6134200MeV752U181.200MeV电子直线加速器U17The200LinacU20U242.速调管走廊U25U14KlystronHallway3.开关磁铁U26SwitchMagnet4.磁分析器MagneticAnalyserU15.束流输运线U12TransportLineU36.核物理实验大厅NuclearPhysicalExperminentHallU107.束流弃置箱8U7CBeamDumpU7A8.800MeV电子储存环U7BThe800MeVStorageR

7、ing合肥光源（HLS）6二代软环134200MeV752U181.200MeV电子直线加速器U17The200LinacU20U242.速调管走廊U25U14KlystronHallway3.开关磁铁U26SwitchMagnetrampingto4.磁分析器MagneticAnalyser800MeVU15.束流输运线U12TransportLineU36.核物理实验大厅NuclearPhysicalExperminentHallU107.束流弃置箱8U7CBeamDumpU7A8.800MeV电子储存环U7BThe800MeVSt

8、orageRing线站分布一期U24U1光刻U25U27U10光化学U20U24时间分辨光谱U12B软X射线显微术SeptumU1U19U20光电子能谱中科院854KickersQuadsU7CX射线吸收精