高压同步辐射.ppt

高压同步辐射第1页，共22页，星期日，2025年，2月5日课程内容同步辐射基础知识。a.同步辐射产生的机理b.同步辐射光源c.同步辐射光源的重要参数d.同步辐射的优点同步辐射科学实验技术及其在高压科学中的应用、实验技术要素及数据处理。a.X-ray衍射技术（白光，单色光；高能x-ray，纳米光束的应用etc.）b.X-ray吸收光谱（NEXAFS，EXAFS）c.X-ray三维成像技术（透射，相干成像etc.）d.X-ray非弹性散射技术（x-rayRaman,XMCDetc.）几个知名的国际同步辐射光源以及机时申请APS，ESRF，Spring-8etc…第2页，共22页，星期日，2025年，2月5日同步辐射基础知识0.同步辐射的发展史同步辐射产生的机理b.同步辐射光源c.同步辐射光源的重要参数d.同步辐射的优点第3页，共22页，星期日，2025年，2月5日同步辐射的发展史同步辐射是1947年在美国通用电气公司的同步加速器中被观测到的，刚开始被视为同步加速器加速电子的不利副产物。同步辐射光源是指产生同步辐射的物理装置。第一代同步辐射光源是寄生于高能物理实验专用的高能对撞机的兼用机；第二代同步辐射光源是基于同步辐射专用储存环的专用机；第三代同步辐射光源为性能更高且储存环之直线段可加装插件磁铁组件之同步辐射专用储存环的专用机；现在正在研究的自由电子激光器（freeelectronlaser）则为新一代的高强度光源设施。目前世界上共有近70个同步辐射光源，我国有五个：北京BEPC(G1)，合肥的HLS(G2)，上海的SSRF(G3)，台湾的NSRRC(G3)和TPS(G3)。第4页，共22页，星期日，2025年，2月5日SSRF（China）Spring-8（Japan）APS（USA）ESRF（France）第5页，共22页，星期日，2025年，2月5日同步辐射的组成部分：电子发射器，电子加速器，电子储能环,同步辐射光的产生装置，同步辐射实验站第6页，共22页，星期日，2025年，2月5日APS的直线电子加速器北京同步辐射中心电子加速器直线加速器

加速电子（或其它带电粒子）到高速度、高能量的简单且直接的方法是高压型加速，增大加速电压就能使电子加速到很高的速度或能量，这种加速过程需要在高真空或超高真空条件中进行。对于电子，其带电量为一个电子电菏e，如要将电子加速到几十Kev的能量就要用几十KV的电压，以此类推，在更高的电压条件下，为避免高压击穿须采用强烈的电感应来加速，而且必须在合适的相位范围内使相位相同，否则不仅不能加速还会减速。这种用高频高电压加速的粒子流在时间上是一段一段的，脉冲式的，是很窄的粒子流，成为一个个束团。为了利用高电压来加速，人们把多个中空的金属筒有间隙的排列在一条直线上，并将高压高频交流电源间隔的耦合到各个圆筒上，各个圆筒之间存在高电压，相位轮流相反，电子在圆筒之间被加速。第7页，共22页，星期日，2025年，2月5日环形加速器电子运行轨道电子加速器回旋加速器和电子感应加速器

如果要用直线加速器得到很高的电子能量，整个加速器要做的很长，很不经济。到了20世纪20年代，回旋加速器（cyclotron）和电子感应（betatron）相继发明，有了把电子加速到极高能量的可能。回旋加速器是利用高频感应电压给电子加速增能和用磁场使带电粒子做绕圈运动这两种作用建立起来的。电子在圆形环中运动，在加速间隙得到加速，所运行的轨道半径也一步一步增加，以达到加速增能的目的。电子感应加速器是利用电子绕圈内的磁通变化所感应出的电场来加速电子。电子手约束磁场的作用基本以不变的半径绕圆圈，每绕一圈就加速一回，由于电子的速度很快，在不长的时间内绕的圈数很多，故能够得到很高的能量。Spring-8?第8页，共22页，星期日，2025年，2月5日同步加速器

1945年McMillan和Veksler发明了同步加速装置。同步加速器由许多C型磁铁环状排列而成，在磁铁中部安装了环型真空盒，在环的某一段安装了高频高压加速器，电子就在真空盒内，在磁铁的作用下做环状运动，经过高频时得到加速。为使加速后的电子仍以相同的半径作环形运动，就要改变同步C形磁铁造成的约束磁场，这就是同步加速器的由来。到了20世纪70年代中期，人们进一步认识到在高能物理中用于对