加速器及同步辐射.ppt

? 准直性好 ? 辐射强度、谱线等参数可以准确计算，如前 面的公式。 辐射谱的特征波长 ?c 为 ? 偏振性 在轨道平面为线偏振； 其他平面为椭圆偏振 ? 脉冲时间结构 光脉冲长度为： 几十ps?几百ps 光脉冲间隔为： ns??s ? 洁净、稳定 不同能量不同观察角度?时，水平、垂直分量规一化偏振强度 插入元件产生的辐射的辐射特性 1、单色性 在undulator中的辐射波长可由下式表示： 其中 2、方向性 在插入元件的一周期磁场 中电子的轨迹如右图所示。 ?在Wiggler中的?较大，使其 SR辐射角较大，即??》1； ?在Undulator中的?较小，使 其SR辐射角也较小， 即?? ?1。 N次谐波辐射的半张角为： 由此可知k的大小是wiggler 和undulator的判据之一。 3、可调谐性 从波长表达式可知， 只要调节γ，k（调节磁间隙来改变磁场或切换 不同k值的Undulator等），就可得到不同波长 λi的辐射。 4、高亮度 在实用单位制下（Nph/s.mm2.mrad2.0.1%BW) 的亮度公式为： 其中N－Undulator的磁铁周期数，n－谐波数，Fn为： 5、辐射功率 在wiggler,Undulator中的总辐射功率由下式 给出： 其它特性，如偏振性、脉冲时间结构、洁净等 同从二极铁处的辐射相同。 同步辐射特性 归纳起来，同步辐射光源具有以下其他光源不具备的特性（优点）： ? 高通量、高亮度 ? 频谱宽广且连续 ? 高偏振性 ? 准直性 ? 脉冲时间结构 ? 超高真空洁净环境 ? 光源稳定 聚合物改性 污水及废水处理 半导体掺杂和改性 有毒垃圾和部分聚合树脂降解 玻璃、宝石着色 天然托巴石 辐照后托巴石 退火后托巴石 加工后托巴石 第二、同步辐射光源及其应用 一、概述 带电粒子运动时会产生不同类型的辐射，产生这些辐射可以归纳为如下的运动形式所致： 1、 加速度同运动速度方向一致，这时产生的辐射是韧致辐射； 2、 速度大于光在该介质中的速度，这是所谓切伦科夫辐射； 3、 加速度同运动速度垂直，这种辐射被称为同步辐射，等。前两类辐射这里就不赘述，它们有其很多应用，x-光机、粒子探测器等，这里我们着重讨论与同步辐射有关的问题。 同步辐射 何谓同步辐射？ 同步辐射是高速带电粒子（v?c）在近似圆形轨道上运动时，沿轨道切线方向发射的一种电磁辐射，这是因为1947年首先在一台电子同步加速器上观察到所致。其实最早观察到这一现象的是我国宋代科学家（如图一、图二所示的记载和蟹状星云照片 ）。图三是同步辐射产生的原理图。 Crab Nebula - the first Synchrotron source observed 图二、蟹状星云照片 同步辐射产生示意图 f acceleration Electron frame acceleration q Lab frame velocity b Relativistic focusing of Synchrotron Radiation tan q = g-1 sin f (1+b cos f )-1 Transformation between frames:- If f = 900 then q = g-1 z y x Spatial distribution of radiation from a charge accelerated along the z axis 电子在二级铁中产生同步辐射示意图 Wiggler or Wavelength Shifter Placed in a straight section Net deflection zero High magnetic field 5-10T Large horizontal fan ~200 mr Multi Pole Wiggler Multiple alternating poles High magnetic field 2-5T Small horizontal fan ~20 mr Superposition of source points 同步辐射光源及其应用的发展简史 ◎1947年在一台70MeV电子同步辐射加速器上首次观察到（Floyd Haber），但带电粒子辐射的理论研究要回朔到1989年Lienar