材料分析技术同步辐射

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1. 1材料分析技术
2. 2第一章 X射线分析X射线物理基础同步辐射X光 X射线衍射（XRD）原理 XRD方法 XRD图谱与物相分析 X射线光谱分析
3. 3同步辐射丰富拓宽知识面。了解X光的用途。了解除了实验室X光；还有一种超强，优质的X光源可以供选择使用。
4. 4同步辐射的由来1947年, GE在70MeV同步加速器 (synchrotron )上首次观察到理论物理学家预言的一种辐射, 起名为synchrotron radiation 即“同步加速器辐射” 。最初，同步辐射因损耗加速器能量和损害加速器部件,被科学家看作一种需要消除的副作用.直到20年后人们才发现它有重要的用途.
5. 5同步辐射的原理实验物理和电动力学的基本结论: 自由电子在作加速度运动时, 将产生电磁辐射 - 电子的速率发生变化: 在前向产生轫致辐射 - 电子的方向发生变化: 在切线方向产生同步辐射 (synchrotron radiation )
6. 6同步辐射X射线高能电子束的产生与加速高能电子束以接近光速的速度沿圆形轨道运动，产生电磁辐射非常昂贵，多用户，国家投资
7. 7同步辐射的特点高亮度：同步辐射的亮度比最强的X光管特征线亮度强亿倍以上。用X光机拍摄一幅晶体缺陷照片，通常需要7-15天的感光时间，而利用同步辐射光源只需要几秒。宽波谱：覆盖了红外、可见、紫外和X光波段,是目前唯一能覆盖这样宽的频谱范围又能得到高亮度的光源。利用单色器可以随意选择所需要的波长,进行单色光的实验。高准直：同步辐射的发射度极小,准直性可以与激光相媲美。脉冲性：电子在环行轨道中的分布不是连续的，是一团一团的电子束作回旋运动，也即，同步辐射是脉冲光源，脉冲的宽度/脉冲间隔。同步辐射具有时间结构。偏振性：同步辐射具有线偏振和圆偏振性，可用来研究样品中特定参数的取向问题。 “光谱纯”的光高度稳定性可计算性
8. 8同步辐射的亮度与波长
9. 9同步辐射的发展（以国内为例）第一代同步辐射光源. 在核物理/粒子物理研究的空挡，利用同步加速器所发射的同步光进行科学研究,称为寄生方式。北京高能所同步辐射装置(BSRF) 。第二代同步辐射光源. 第一代同步辐射光源已不能满足研究需求，建立了用专门的装置产生同步光,例如合肥同步辐射装置。第三代同步辐射光源. 科学家发现在储存环中加入插入件可以使同步辐射的亮度再提高千倍以上，得到的同步辐射主要来自插入件。例如正在建设的上海光源.
10. 10同步辐射装置的基本构造电子枪 – 电子的源泉直线加速器 – 预加速增强器 -- 加速到满能量储存环插入件光束线实验站美国 APS 7GeV
11. 11插入件插入在储存环两个弯转磁铁组件之间的直线段。电子经过插入件时，在磁场的作用下，电子将沿一条近似为正弦曲线的轨道运动，这样，就可以从插入件引出同步光。采用永磁体磁铁可将插入件磁铁周期缩短到几厘米，大大增加了插入件中磁铁的周期数。在低磁场大周期数的情况下，电子穿过插入件时，其轨道只作轻微起伏，因而被称为“波荡器”（undulator）。
12. 12插入件电子在波荡器中运动轨道的曲率半径很大，电子的偏转角小，从波荡器中不同的磁极上发射出来的光子在很大的程度上相干地叠加，干涉效应使得同步光谱中出现一系列尖峰。也就是说，波荡器给出一系列近乎单色的同步光，而且在这些波长上的同步光的亮度要增强N2倍以上。在波荡器中产生的同步光的发射角是很小的，近似地只有弯转磁铁上产生的同步光的发射角的1/N。
13. 13同步辐射实验站
14. 14同步辐射应用同步辐射与物质的相互作用：吸收，散射，二次粒子发射空间分辨实验 - X光显微术：物质的形态研究，结构研究，成分研究时间分辨实验：分子间的振动，有序-无序的转变，酶作用，蛋白-蛋白相互作用，质子/电子迁移效应不同应用领域的研究：石油，塑料，金属，建筑，微电子，化妆品，制药，食品等
15. 15同步辐射应用: 生命科学探索生物大分子(蛋白质)的结构了解生命过程,从结构研究进入到功能研究的领域。蛋白质动力学的不少领域的时间尺度是落在第三代同步辐射光源的时间分辨领域中的，如：分子间振动（fs-us）、有序-无序转变（ns-ms）、酶作用（ms）、蛋白质-蛋白质相互作用（ps-ms）、质子/电子迁移反应（ps-ms）、金属-配合基（ligand）结合（ps-ms）在欧洲同步辐射中心（ESRF），有45％的实验申请来自生命科学。
16. 16同步辐射应用: 生命科学例:用同步辐射显微术研究头发和皮肤
17. 17同步辐射装置日本Spring – 8 :第三代法国ESRF:第三代美国NSLS:第二代合肥NSRL: 第二代
18. 18
19. 19两个同步辐射光源的介绍上海光源 http://ssrf.sinap.ac.cn/index.htm Spring-8.0 http://www.spring8.or.jp/en/

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