<正>一、粒子加速器與同步輻射光源的發(fā)展20世紀(jì)以來,人類社會生產(chǎn)力的飛躍進(jìn)步與科學(xué)家們對物質(zhì)微觀構(gòu)成和量子現(xiàn)象的深入認(rèn)知緊密關(guān)聯(lián),而基于加速器的大科學(xué)裝置已成為研究微觀世界最重要的工具之一�？茖W(xué)家們在加速器上發(fā)展了現(xiàn)代核物理與粒子物理學(xué)科,之后,基于電子儲存環(huán)的同步輻射光源又經(jīng)歷了三代的發(fā)展。第一代同步輻射光源"寄生"地利用高能物理實(shí)驗(yàn)儲存環(huán)中產(chǎn)生的同步光。在此過程中,原來僅僅是高能物理加速器寄生產(chǎn)物的同步輻射日益受到重 

【文章來源】：現(xiàn)代物理知識. 2020,32(03)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

世界同步輻射光源的分布（圖片來自:New generation of light sources:Present and future-Scientific Figure on ResearchGate.[Accessed 18 Nov,2019])

第二個(gè)概念是“衍射極限”。簡單來說，當(dāng)束團(tuán)發(fā)出同步輻射光的時(shí)候，我們可以近似地將束流橫向發(fā)射度比擬為光源的尺寸，這樣一來，對于指定波長λ，當(dāng)發(fā)射度?≤λ/(4π)時(shí)，可以把光源看作是“點(diǎn)光源”，所發(fā)出的光相干性已經(jīng)達(dá)到最佳程度，再縮小光斑尺寸對提高相干性沒有幫助。這個(gè)限制的本質(zhì)是由測不準(zhǔn)原理導(dǎo)致的光的衍射極限，因此我們將發(fā)射度?≤λ/(4π)的同步輻射光源稱為衍射極限儲存環(huán)光源。顯然，由上面的解釋，對應(yīng)不同的同步輻射光波長，就應(yīng)該有不同的“衍射極限儲存環(huán)光源”。例如，對于正在開展預(yù)先研究中的合肥先進(jìn)光源HALF來說，它的自然發(fā)射度是0.085 nm·rad，因此，對于波長1 nm以上的同步光(主要是真空紫外到軟X射線)，它的相干性是最好的；而它提供的波長0.3～1 nm的中能X射線也有良好相干性。另一方面，我們定義同步輻射光源的亮度為單位時(shí)間、單位方位角、0.1%帶寬上的光子數(shù)，直觀地說，好比一個(gè)手電筒，光斑越“會聚”，則越“亮”，同步輻射光源的亮度反比于束流發(fā)射度的平方。因此，衍射極限儲存環(huán)光源相比第三代同步輻射光源發(fā)射度降低一個(gè)數(shù)量級，亮度也就提高了100倍。

顯然，由上面的解釋，對應(yīng)不同的同步輻射光波長，就應(yīng)該有不同的“衍射極限儲存環(huán)光源”。例如，對于正在開展預(yù)先研究中的合肥先進(jìn)光源HALF來說，它的自然發(fā)射度是0.085 nm·rad，因此，對于波長1 nm以上的同步光(主要是真空紫外到軟X射線)，它的相干性是最好的；而它提供的波長0.3～1 nm的中能X射線也有良好相干性。另一方面，我們定義同步輻射光源的亮度為單位時(shí)間、單位方位角、0.1%帶寬上的光子數(shù)，直觀地說，好比一個(gè)手電筒，光斑越“會聚”，則越“亮”，同步輻射光源的亮度反比于束流發(fā)射度的平方。因此，衍射極限儲存環(huán)光源相比第三代同步輻射光源發(fā)射度降低一個(gè)數(shù)量級，亮度也就提高了100倍。在亮度迅速提升的同時(shí)，對于束流發(fā)射度小于其波長/(4π)的同步輻射光，可以認(rèn)為其橫向全相干，高亮度、高度相干的光源對于多種前沿學(xué)科的研究有極其重要的作用。同時(shí)，作為可以長期存儲束流的環(huán)形加速器，衍射極限儲存環(huán)可以支撐遠(yuǎn)多于直線加速器的實(shí)驗(yàn)線站數(shù)量。上述三者是衍射極限儲存環(huán)光源的最大優(yōu)勢。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]衍射極限儲存環(huán)物理設(shè)計(jì)研究進(jìn)展[J]. 焦毅,徐剛,陳森玉,秦慶,王九慶.  強(qiáng)激光與粒子束. 2015(04)



本文編號：3417999