同步辐射应用概论-光源和光束线.ppt

同步辐射应用概论光源和光束线（1）讲述要点光源部分什么是同步辐射？一个形象但不准确的描述：电子好像雨伞一样进行高速圆周运动，同步辐射像雨点一样从圆周的切线方向发射出来。电磁波的波谱：不同波长（能量）的电磁波适合于不同尺度上的探测，也有不同的产生方式。常规的X射线源同步辐射是储存环中电子偏转时发出的电磁辐射，由于电子速度很快，接近光速，所以g很大，因此同步辐射的发射度很小，也就是说，辐射的能量集中在一个很小的角度内。同步辐射的亮度（单位时间，单位面积，单位立体角，一定光子能量范围内的光子数）和转靶X光机的比较。同步辐射和常规光源的比较同步辐射光的特性高亮度：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光机的上千亿倍。
窄脉冲：同步辐射光是脉冲光，有优良的脉冲时间结构，其宽度在10-11~10-8秒(几十皮秒至几十纳秒)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。同步辐射光源的缺点同步辐射的发现美国通用电气公司的70MeV同步电子加速器，在这台机器上人们第一次见到了同步辐射。
当时为了达到更高的电子能量（回旋加速器的设计由于电子速度增加后相对论效应导致电子质量的增大而不能达到很高的能量，因此1945年美国的E.McMillian和前苏联的V.Veksler分别提出了同步加速器的原理），于是通用电气公司在纽约州Schennectady的实验室建造了一台同步加速器。第一台专用的同步辐射装置1990年代，第三代光源开始建设，一直到现在还在继续有新的光源在建造。

2009年，LCLS获得了自由电子激光，之前Cornell的ERL样机也获得成功，2012年美国PEP-X和日本SPring-8提出衍射极限储存环的设计概念。

第四代光源？三代同步辐射光源世界上代表性的同步辐射装置同步辐射装置示意图发光元件同步辐射发光元件弯转磁铁发出的同步辐射功率密度分布由于同步辐射垂直方向的发射度远远小于水平方向，大多是情况下垂直方向是全部接收的。特征能量偏振性插入件插入件的K值（偏转参数）扭摆器(Wiggler)波荡器(undulator)Wiggler的同步辐射光谱Wiggler的特征能量Wiggler插入件的用途UndulatorUndulator一次谐波的波长和能量n次谐波的带宽Undulator的1次谐波在空间中的强度分布：在轴线附近有很强的中心锥束，周围还围绕着一些比较弱的“边瓣”。Undulator的光强..Undulator插入件的用途不同类型的发光元件的同步辐射亮度
不同能量的储存环
与常规光源的比较储存环发射度的影响电子的发射度（emittance）一些代表性的同步辐射装置电子发射度的数值发射度对弯铁和Wiggler的影响.发射度对undulator的影响参考文献