辐射技术的应用
现代科学技术的发展与应用，使人们的生活发生了翻天覆地的改变。人们在不断的进步中也逐渐意识到开发利用科学研究对世界的发展何其重要。
近年来，人们在苦恼防各种各样的辐射对我们身体造成的危害。但辐射并不都是危险的，科学家通过研究发现，某些辐射在人类生活中提供很大的用处。辐射技术是多学科综合应用的技术，它囊括了核物理、化学、生物学、医学及消毒学等学科。很多时候我们不知不觉间已经享用到辐射技术带来的益处。无论是在发电、医疗、工业等方面，辐射都起着至关重要的作用。只要运用适宜，辐射也能大大造福社会。
一、辐射技术可用于医疗技术方面。辐射在医疗上的用途为人所熟识，它可以协助医生诊断及治疗多种疾病。也可以进行医疗器械的消毒。
1、在诊断方面，例如：X射线可用来判断身体器官和组织的异常变化。运用现时先进的造影技术及计算机科技，只要我们将放射性同位素注入或进食入病人体内，就可以产生立体或动态的影像，从而研究病人的情况。
2、在治疗方面，例如：放射性同位素碘-131用于医治甲状线癌；在治疗某几种癌症时，亦会利用钴-60所放出的γ射线或高能量的X 射线，射入人体内，将癌细胞杀死。事实证明，放射治疗有效抑制肿瘤生长，甚至能将癌症根治。
3、目前,辐射消毒已成为核技术为社会和经济服务的一个十分活跃的领域。据1 978年统计,美国、英国、加拿大和日本等国家先后建立了60多座1 MCi以上的大型现代化钻一60辐射消毒工厂,年消毒量约为75万m3,价值达70亿美元左右。今很多医疗用品都利用钴-60所放出的γ射线进行消毒。这种消毒程序比用蒸气消毒更有效及便宜。用完即弃的针筒、棉花、手术用品就是很好的例子。由于不需经过高温处理，很多会被高温破坏的物料，例如塑料等，都可以使用放射程序消毒。加上γ射线有穿透能力，对象可以在包装封密后才进行消毒，确保对象在解封前不会受到细菌污染。二零零一年十月期间，在美国发现了炭疽菌邮件后，美国政府亦是利用X射线，为可疑的邮件消毒，以免炭疽菌在美国引起恐慌，其消毒的原理亦是一样。
二、辐射技术可用于发电。世界人口不断膨胀，人们对能源的需求日益增加。我们消耗能源的速度远远超过地球所能负担的，核能是解决能源需求日益增长的有效方法之一。目前世界各地的核能发电反应堆大约有四百多个，供应全球所需电力约百分之十七。这些发电厂主要利用铀原子核分裂而发电。核武器爆炸产生的强辐射对人体是有害的，但是适量的核辐射作为一种物理效应，却有着广泛的应用，可以给人类带来很多奇特的好处。
三、辐射技术在工业上的应用。在工业生产在线的自动质量控制系统，例如测检罐装饮品内的饮料高度或香烟的烟草密度等，都广泛应用了辐射。γ射线穿透力特强，可用作探测焊接点和金属铸件的裂缝。辐射更可用于量度电镀薄膜的厚度，也可用于消除静电。辐射加
工行业的蓬勃发展依赖于辐射加工技术的诸多优点：辐射加工可在常温下进行温度，适用于对热敏感的产品。辐射的穿透性强，作用均匀彻底。无残留。辐射源发射射线的能量及强度稳定可靠，易于控制。操作简便，速度快，易于实现工艺的自动化。不易污染环境。由于辐射加工的独特优点，辐射化学工业产品的品种和数量不断增加，在高分子辐照交联、辐射裂解、辐射接枝、辐射聚合以及有机物的辐射合成等方面已有几十种产品。特别是高分子辐射改性方面，产品最多。其中聚乙烯绝缘层的辐射交联，已应用于电线、电缆的制造工艺中。这种辐射交联电线耐热、耐腐蚀性能好，可提高设备的可靠性，并使之小型化；已广泛用于航天、通信、汽车、家用电器等工业中的配线材料。用电子束辐照装置对木材、金属、纸张等表面涂层的固化有很多优点，如节能、无公害、占地面积小、生产速度快、涂层性能好等。辐射技术的使用大大改善了生产制造中的效率和质量。
四、辐射技术可用于食品安全方面。食品辐射工艺是一种安全、经济、卫生、有效的饰品保藏技术。它能杀死深藏在谷物、果实内的害虫或者鲜肉中的寄生虫，延迟新鲜果品的成熟，使其不致很快腐烂。经过辐射处理的根茎类食品能在问世下长期保存，不致发药。经过辐射处理的食品不破坏其外形，也不带药物残余，还能在一定程度上改善其品质。目前世界上已有经辐射处理的八十多种食品和近百种调味品投放市场。辐射加工的设备通常有两类，一种是电子加速器，它的优点是易于控制，缺点是电子射线的穿透性差（与r射线比），不易到达物质的深层。另一种是钴60-r辐射装置，这是我国目前最普遍
的辐射加工设备，它的优点是穿透性好，可形成较均匀的剂量场。辐射加工为食品加工带来了重要的技术变革，也因此而成为代表高科技的朝阳产业。辐照食品可达到保鲜、抑制发芽、杀虫、消毒灭菌的目的。食品保鲜是通过低剂量辐射达到延缓或抑制蔬菜及水果的后熟与衰老。80年代我国对蔬菜及水果的辐射研究表明，苹果，柿子经辐照后可保存6个月，超过一般冷冻保存的效果，同时也证明了辐射对延缓西红柿的后熟也有一定的作用。辐射抑制发芽主要用于土豆、大蒜及洋葱，辐射通过干扰三磷酸腺苷及植物生长刺激素的合成来抑制发芽。与传统的化学方法相比较，有无残留，作用彻底的优点，因此土豆大蒜的辐射加工已完全走入了工业化生产。辐射杀虫是用辐射的方法杀死昆虫和寄生虫使其丧失繁殖能力。粮食的辐射杀虫在前苏联曾大规模应用。辐射消毒是通过辐射杀灭食品中的致病菌。世界上发生的死亡率较高的食物中毒多数是因致病菌污染而引起的，因此越来越多的国家将辐照用于越来越多的食品。在以美国为代表的发达国家中食品辐照已发展成为食品加工业中的一种不可替代的技术，在保护人类健康，维护食品安全中起到了不可忽视的作用。在北京举办亚运会期间，北京咏竹玛雅克辐射新技术有限公司辐照泡菜，为运动员提供合格的食品。随着人民生活水平的提高，辐照消毒在食品加工中的作用将得到越来越广泛认识。辐照是冷消毒，不会改变食品风味；辐照没有残留，不会给消费者带来危害；辐照是整箱消毒，不须拆包装，造成二次污染。辐照食品灭菌是通过辐射杀灭食品中的所有微生物。在食品质量受到空前重视的今天，辐照将成为便捷、有效且绿色的食
品消毒方法。
五、辐射技术可用于智力环境污染和保护大自然生态平衡方面。环境问题已成为当今世界各国关注的焦点。1992年在巴西举行的联合国环境与发展大会提出了在可持续发展的同时，必须高度重视环境保护。核辐射技术作为治理环境污染、评价环境质量的高新技术，近年来已取得长足进展。加速器生产的电子束可以去除煤、石油、矿石等燃料燃烧后排入大气中废气的有毒成分。用辐射产生的嗲子射线照射废水、污泥，可以是污染水源的污物得到清楚，它能产生一系列的物理、化学、生化反应，破坏病毒、病菌等微生物里的核酸、酶或蛋白质，导致这些微生物的代谢紊乱、繁殖受阻，直至最后死亡，以打到消毒的目的。辐射技术在环境保护中起着重要的作用，它有其他方法不可替代的优越性。如依靠水辐解的活性中间产物可以处理一些不易生物降解的污染有机物；不需加化学品，因而不引起二次污染；污染物最终分解为二氧化碳和水，不留污染痕迹等。国际原子能机构（IAEA）、世界卫生组织（WHO）、联合国环境发展计划署（UNEP）等组织了众多的全球合作项目，旨在环境研究中利用各种核辐射技术。利用辐射处理污泥、废水、废气的技术，可以有效地防治酸雨等环境污染。环境三废的综合治理也是实现变废为宝的一条有效途径。由于人口的增长和工业化进程的加快，造成人类居住的环境污染日益严重，尤其是像中国这样一个发展中的大国，治理三废（废气、废水和废物）已是一件刻不容缓的紧迫任务。核辐射技术处理三废与传统方法相比，具有效率高、可变废为宝、操作简便等优点，受到各国政
府和科学团体的青睐，目前正由小规模试验过渡到中试或半生产规模工程示范，并已积累了丰富经验和大量数据资料。
六、辐射技术在文物保护方面的应用。我国是一个历史悠久的国家,有着极其丰富的文化遗产。那些年代久远、数量庞大、种类繁多、价值连城的文物和古艺术品早已为世人所瞩目。文物在长期存放过程中会遭受水份、热、光、化学、生物等各方面的浸蚀而腐烂、变酥, 外表也模糊不清,以致不同程度地丧失其文物的价值。透过量度古物内天然放射性物质的浓度，我们可以鉴定古物所属的年代，常用的技术包括「碳-14定年法」和「热释光定年法」，对地质学、人类学及考古学的研究都有莫大的帮助。
辐射技术的迅速发展优化了我们的生活，它所带来的使用效果也令人惊异，但随着科学的不断探索与前进，它仍有许多未知的潜力等待我们去挖掘，合理的开发利用好辐射技术，在今后的生产生活中，一定会产生新的面貌。
参考文献：
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第十五章 同步辐射原理与应用简介§ 周映雪 张新夷 目 录 1. 前言 2．同步辐射原理 2.1 同步辐射基本原理 2.2 同步辐射装置：电子储存环 2.3 同步辐射装置：光束线、实验站 2.4 第四代同步辐射光源 2.4.1自由电子激光（FEL） 2.4.2能量回收直线加速器（ERL）同步光源 3. 同步辐射应用研究 3.1 概述 3.2 真空紫外（VUV）光谱 3.3 X射线吸收精细结构（XAFS） 3.4 在生命科学中的应用 3.5 同步辐射的工业应用 3.6 第四代同步辐射光源的应用 4．结束语 参考文献 §《发光学与发光材料》（主编：徐叙瑢、苏勉曾）中的第15章：”同步辐射原理与应用 简介”，作者：周映雪、张新夷，出版社：化学工业出版社 材料科学与工程出版中心；出版日期：2004年10月。
1. 前言 同步辐射因具有高亮度、光谱连续、频谱范围宽、高度偏振性、准直性好、有时间结构等一系列优异特性，已成为自X光和激光诞生以来的又一种对科学技术发展和人类社会进步带来革命性影响的重要光源，它的应用可追溯到上世纪六十年代。1947年，美国通用电器公司的一个研究小组在70MeV的同步加速器上做实验时，在环形加速管的管壁，首次迎着电流方向，用一片镜子观测到在电子束轨道面上的亮点，而且发现，随加速管中电子能量的变化，该亮点的发光颜色也不同。后来知道这就是高能电子以接近光速在作弯曲轨道运动时，在电子运动轨道的切线方向产生的一种电磁辐射。图1是当时看到亮点的电子同步加速器的照片，图中的箭头指出亮点所在位置。那时，科学家还没有意识到这种同步辐射其实是一种性能无比优越的光源，高能物理学家抱怨，因为存在电磁辐射，同步加速器中电子能量的增加受到了限制。大约过了二十年的漫长时间，科学家（非高能物理学家）才真正认识到它的用处，但当时还只是少数科学家利用同步辐射光子能量在很大范围内可调，且亮度极高等特性，对固体材料的表面开展光电子能谱的研究。随着同步辐射光源和实验技术的不断发展，越来越多的科学家加入到同步辐射应用研究的行列中来，同步辐射的优异特性得到了充分的展示，尤其是在红外、真空紫外和X射线波段的性能，非其他光源可比，很多以往用普通X光、激光、红外光源等常规光源不能开展的研究工作，有了同步辐射光源后才得以实现。到上世纪九十年代,同步辐射已经在物理学、化学、生命科学、医学、药学、材料科学、信息科学和环境科学等领域，当然也包括发光学的基础和应用基础研究，得到了极为广泛的应用。目前，无论在世界各国的哪一个同步辐射装置上，对生命科学和材料科学的研究都具
1 同步辐射概括 同步辐射(synchrotron radiation)是速度接近光速的带电粒子在磁场中做变速运动时放出的电磁辐射，一些理论物理学家早些时候曾经预言过这种辐射的存在。这些预言，大多是针对其负面效应而作出的。以加速电子为例，建造加速器令电子在其中运行，通过磁场增加电子的速度，从而得到高能量，视为正面效应；然而在加速器中转圈运行的电子一定要放出辐射，从而丢失能量，视为负面效应。通过得失的平衡，给出了加速器提速的限制。1947年，位于美国纽约州Schenectady的通用电气公司实验室(GE lab)在调试新建成的一台70MeV电子同步加速器时首次观测到了同步辐射的存在。同步辐射是加速器物理学家发现的，但最初它并不受欢迎，因为建造加速器的目的在于使粒子得到更高的能量，而它却把粒子获得的能量以更高的速率辐射掉，它只作为一种不可避免的现实被加速器物理学家和高能物理学家接受。但同步辐射的能量高、亮度大、发射度低、脉冲时间短、能量连续可调等的相对于台式光源所不具有的部分优异特性却吸引了固体物理学家的注意，将其引用于X射线谱学研究领域。而20年后随着第一代同步辐射光源的纷纷建立，同步辐射摆脱了作为加速器负效应的形象，基本确立了同步辐射及其相关谱学技术在固体物理研究领域的学术地位，并且在最近50年的发展中将同步辐射的应用领域大大扩展，成为现代科学研究前沿的不可或缺的工具，同时也是衡量一个国家是否具有学科研究领军能力的少数几个大型科学装置之一。目前在中国现在共有4个同步辐射光源装置：1991年开始运行的北京光源(BSRF)属第一代同步辐射光源；1992年开始运行的合肥光源(NSRL)属第二代同步辐射光源；1994年建成的台湾光源(SSRC)以及2007年开始运行的上海光源(SSRF)属第三代同步辐射光源。同时预计“十三五”期间内建设在北京光源所在地的高能光子源（HEPS）将成为亮度、发射度超越世界目前同步辐射光源先进水平的第三代光源，而在上海光源所在地规划建设的X射线自由电子激光（XFEL）将拥有更高的亮度和完全的相干性成为新一代光源。本项目组的成员已于2014年和2015年分别参加了“第三届两岸同步辐射学术研讨会”和“2015年BSRF用户学术年会暨专家会”，紧跟同步辐射技术和应用的前沿，积极与相关领域的领军学者交流学科进展，听取同步辐射应用的相关建议，目前已经有了一套应用同步辐射光源进行生物冶金研究的具体方案，并积极准备申报北京光源的重点课题。 2 同步辐射谱学技术 随着同步辐射光源的快速发展，各国学者探索出了大量常规、原位、超快的紫外、深紫外、软X射线、X射线谱学和成像技术，例如X射线吸收精细结构（XAFS）、X射线吸收近边结构（XANES）、小角X射线散射（SAXS）、同步辐射X射线衍射（SR-XRD）等大量X射线谱学技术，以及纳米、微米计算机断层成像分析技术（CT）、荧光成像技术（XRF）等成像技术。同步辐射在以矿物为研究对象的科学研究领域上已经得到了广泛的应用，例如其在表面科学、生物材料、生物地球化学、地球化学、环境科学与工程、材料科学、矿物学、考古学等诸多学科领域和学科交叉领域上的应用已经得到了长足发展，各个领域发表的与矿物研究相关的高水平文章已达400篇以上。 X射线衍射（XRD）技术是应用最广泛的X射线谱学技术之一，自其于上个世纪初成功地应用于固体晶体结构解析之后，XRD就成为了固体物理材料解析最为重要的工具。在晶体中其空间点阵可以按不同的方向划分为一簇平行而等间距的平面点阵，不同簇的点阵可以用点阵面指标或晶面指标（hkl）表示。不同簇的平面点阵具有不同的面间距d hkl，可以视为具有不同密度的光栅，X射线照射到这些光栅时会发生衍射，根据光栅衍射的公式可以推导出著名的布拉格方程：2d hkl sinθ=nλ；该公式指出了X射线波长、平面点阵间距和衍射角的关系，为应用XRD进行晶体结构解析的基本依据。XRD可以分为粉末衍射和单晶衍射两种应用方式，其中粉末衍射应用较为广泛，它可以给出固体结构在多晶凝聚态结构、晶体结
同步辐射应用专题 简答60分（任选4题） 1。组合材料学通过在一块基片上合成大量密集排列的微量材料样品阵列，并快速表征每个微量样品的特性，筛选/优化新材料。在此工作中同步辐射可以发挥很大的作用，现已发展了哪些手段，并用于哪些材料性质的表征？ 2。同步辐射紫外单光子电离与传统的电子轰击电离相比有哪些优势？ 3。与投射电镜相比，软x射线显微术主要有哪些优势？ 4。何谓VUV光子的量子剪裁？试以Gd-Eu为例图示说明其光跃迁过程？ 5。以铜粉为例，简述XAFs实验步骤和数据分析过程？ 6。什么是费米面？测量费米面的意义和在？ 7。激光的强度高，单色性好，为什么好多国家还要拼命建同步辐射装置？现在新建的同步辐射装置与二代光源有什么区别？ 8。吸收光谱的原理是什么？同步辐射吸收光谱有哪几类？他们的特点和研究的对象，目的各是什么？ 9。简述X射线显微原理和分类，同步辐射显微书和常规光源显微术的区别是什么？ 10。同步辐射可研究磁性材料，简述其原理和对同步辐射光束线的要求？ 填空题：20分 1。光电子能谱中E k=hv-E b-?，各项的物理意义 2。软x磁性园二色中电偶极跃迁的选择定则（） 3。同步辐射X射线高分辨衍射利用了同步辐射的什么特点？ 4 （Ramman 散射） 5。声子色散谱 6。计量站同步辐射的光谱覆盖范围 7。填σa（截面） 选择20分（这里只有一部分） 1。目前成熟的软x射线显微利用了x射线的什么特点？散射 2。X射线衍射动力学研究对象是？单晶 3。极紫外的光谱范围？5-100nm 4。X射线动力学是将单个电子作为整体与点磁场相互作用的结果，他能够解释反常散射。5。VUV用于绝缘体类固体发光材料研究较多，因为能及间隔大。
1 同步辐射光源的原理和发展历史 同步辐射是电子在作高速曲线运动时沿轨道切线方向产生的电磁波，因是在电子同步加速器上首次观察到，人们称这种由接近光速的带电粒子在磁场中运动时产生的电磁辐射为同步辐射，由于电子在图形轨道上运行时能量损失，故发出能量是连续分布的同步辐射光。关于由带电粒子在圆周运动时发出同步辐射的理论考虑可追溯到1889年Lienard的工作，进一步的理论工作由Schott， Jassinsky， Kerst及Ivanenko， Arzimovitch和Pomeranchuk等直至1946年才完成，Blewett的研究工作首次涉及同步辐射对电子加速器操作的影响，并观察到辐射对电子轨道的影响，Lee和Blewett较详细地给出了发展史的评论。 至今，同步辐射光源的建造经历了三代，并向第四代发展。 （1）第一代同步辐射光源是在为高能物理研究建造与电子加速器和储存环上的副产品。 （2）第二代同步辐射光源是专门为同步辐射的应用而设计建造的，美国的Brokhaven国家实验室（BNL）两位加速器物理学家Chasman和Green[1]把加速器上使电子弯转、散热等作用的磁铁按特殊的序列组装成 Chasman2Green 阵列(Lattice，这种阵列在电子储存环中采用标志着第二代同步辐射的建造成功。 （3）第三代同步辐射光源的特征是大量使用插入件（Inserction Devices），即扭摆磁体（Wiggler）和波荡磁体（Undulator）而设计的低发散度的电子储存环。 表1为三代同步辐射光源的重要参数比较，其中表征性能的指标是同步辐射亮度，发散度以及相干性。 表1 三代同步辐射光源主要性能指标的比较
同步辐射光源及其应用 沈元华 (复旦大学物理教学实验中心上海200433) 摘 要:介绍了同步辐射光源的产生、特点及其应用. 关键词:同步辐射;光源;加速器 Synchrotron radiation source and its applications SHEN Yuan-hua (Central Labo rato ry fo r Phy sics Educatio n,Fudan University,Shang hai,200433) Abstract:The forma tio n,characteristics and applicatio ns of synchro tro n radiatio n so urce are introduced. Key words:synchrotron radiatio n;ligh t source;accelerato r 在著名科学家谢希德、杨福家等院士的倡议下,一座投资十亿的宏伟建筑即将耸立在上海浦东高科技园区,它就是世界瞩目的第三代同步辐射光源——上海光源. 什么是同步辐射光源?它与普通光源有什么区别?它有什么重大的科学意义和应用价值?本文将做一简要介绍. 1 同步辐射光源的产生 同步辐射光源是由同步加速器的发展而产生的.著名原子物理学家尼·玻尔说过,高速粒子与物质相互作用时发生的各种效应,是获取原子结构信息最主要的来源之一.事实上,科学家们往往要用高速运动的粒子去轰击原子核,观察撞击时发生的种种变化,才能了解原子的结构和原子内部的各种秘密.各种加速器正是为获得这种高速运动的粒子而建造的.早期的加速器是直线型的,要获得的粒子速度越快,其长度也要越长.为了缩短加速器的长度,可用磁场使带电粒子发生偏转而作回旋运动,这就是回旋加速器.这种加速器利用强大的磁场,使带电粒子作回旋运动而不断加速.由于在一定的磁场作用下,粒子的回旋轨道半径随其速度的增加而增加,故磁场空间必须很大.因此,这种高能回旋加速器的磁铁是极其笨重的. 为了减轻磁铁的重力,并进一步提高粒子的速度,人们设计出采用环形电磁铁并不断改变磁场强度,使粒子的轨道半径保持恒定的加速器.这种固定轨道、用调变磁场的方法实现电场对粒子的同步加速的加速器,就称为同步加速器.带电粒子在同步加速器中按同一轨道作圆周运动,可以大大提高粒子的能量和速度.然而,当粒子的能量越来越大时,人们发现要进一步加速却越来越困难了.其根本原因之一就是带电粒子改变运动方向(转弯)时,必然伴随着电磁波的辐射,即光波的发射;粒子的能量越大,辐射就越强.虽然早在1898年理论物理学家Lienard就预言带电粒子作圆周运动时会产生辐射而发光,但是直到本世纪四十年代末,才由Pollack等人在美国通用电气公司的一台同
第20卷第2期2006年3月 常熟理工学院学报 Journal of Changshu Institute of Technology Vol.20No.2 Mar.2006同步辐射光源简介 谭伟石1,蔡宏灵2,吴小山2 (1.南京理工大学理学院应用物理系,江苏南京 210094; 2.南京大学固体微结构实验室,江苏南京 210093) 摘 要:简要介绍了同步辐射概念、同步辐射光源的特点及我国同步辐射光源发展的现状。 关键词:同步辐射光源;同步辐射特点;发展现状 中图分类号:TL8O43 文献标识码:A 文章编号:1008-2794(2006)02-0097-05 著名的物理学家杨福家先生概括了人类文明史上影响人类生活的光源的进展,分为四类[1]:第一类光源是1879年美国发明家爱迪生发明的电光源。不言而喻,人类现在的生活与文明离不开电光源,它使人类战胜了黑暗。 第二类光源是1895年德国科学家伦琴发现的X射线源。“X”是“未知”的符号,但是这种神秘莫测的、肉眼看不见的X光从被发现的时候就展现了它的魅力和对人类的巨大影响。 第三类光源是20世纪60年代美国与前苏联一批科学家创造的激光光源。目前激光的应用已经进入千家万户。如我们家庭中的激光唱片,超市的收款机所用的激光扫描器等,当然也有用于激光核聚变的大功率激光设备等,对人类的生活带来了巨大变化。 第四类光源就是同步辐射光源。1947年在美国纽约州Schenectady市通用电气公司实验室的一台能量为70Me V的同步加速器上,首次观察到一种强烈的辐射,这种辐射便被称为“同步辐射”。同步辐射是速度接近光速的带电粒子在磁场中沿弧形轨道运动时放出的电磁辐射。由于同步辐射消耗了能量,妨碍了高能粒子能量的提高,所以当时一直被认为是个祸害,没有得到重视。但是,人们很快便了解到同步辐射是具有从远红外到X光范围内的连续光谱、高强度、高度准直、高度极化、特性可精确控制等优异性能的脉冲光源,可用于其它光源无法实现的许多前沿科学技术研究。而现在同步辐射已经成为一个重要的科学研究平台,它的应用领域已经覆盖了物理、化学、生物、材料、医药、地质等众多领域,已经成为衡量一个国家科研水平的重要标准。 1 同步辐射特点 同步辐射的主要设备,包括储存环、光束线和实验站。储存环使高能电子在其中持续运转,是产生同步辐射的光源;光束线利用各种光学元件将同步辐射引出到实验大厅,并“裁剪”成所需的状态,如单色、聚焦,等;实验站则是各种同步辐射实验开展的场所。同步辐射光源是人类发现的第四代光源。与前三种光源相比,它具有诸多优点: 1.1 频谱分布宽广 收稿日期:2005-10-15 作者简介:谭伟石(1970—),男,湖南安化人,副教授。 DOI:10.16101/https://www.doczj.com/doc/2f14714201.html, https://www.doczj.com/doc/2f14714201.html,32-1749/z.2006.02.020
激光与同步辐射结合技术 同步辐射与激光结合的实验主要为所谓的双色类型试验，即某一波长的激光(或同步辐射)光子激发样品后由另一波长的同步辐射(或激光)光子进行探测.由于激光和同步辐射都是脉冲光源，实验要求将激光与同步辐射进行同步化。同步辐射光的脉冲性质是由电子储存环中电子的束结构所决定的.对于单一电子束运转情况，脉冲周期t由电子储存环周长L可以估算出：t=L/c，其中c为光速.在大多数第三代同步辐射装置上，由于高辐射亮度要求多电子束运转 同步辐射与激光结合的实验主要为所谓的双色类型试验，即某一波长的激光(或同步辐射)光子激发样品后由另一波长的同步辐射(或激光)光子进行探测.由于激光和同步辐射都是脉冲光源，实验要求将激光与同步辐射进行同步化。 同步辐射光的脉冲性质是由电子储存环中电子的束结构所决定的.对于单一电子束运转情况，脉冲周期t由电子储存环周长L可以估算出：t=L/c，其中c为光速.在大多数第三代同步辐射装置上，由于高辐射亮度要求多电子束运转，这时同步辐射光脉冲周期t相应地缩短n倍(n为电子束数).目前同步辐射光源的典型脉宽是几十皮秒，多束转运脉冲周期多为几个纳秒，占空因子Δt/t约为 10-2—10-3.如果使用一个连续激光光源，一般希望同步辐射的电子存储环内注入较多的电子束运转，使同步辐射光源的重复工作频率尽可能地提高，以产生大的占空因子Δt/t和连续激光相适应.在脉冲激光的情况下，激光脉冲和同步辐射光脉冲的同步是非常关键的.对于像锁模激光器或者飞秒激光振荡器这类工作在高重复率(典型重复率是80MHz)的激光器而言，它的输出光脉冲与高重复频率的同步辐射光脉冲可能产生部分重叠，即发生偶然同步，满足某些实验要求.如果同步辐射光源与一个低重复的激光光源(如准分子激光器或Nd∶YAG激光器)相结合，则需要严格的脉冲同步化以提高实验效率.脉冲同步化的时间基准通常取自同步辐射装置中用于补充电子束能量的射频源.射频源的时间信号往往需要通过一个电子学分频器分频后作为脉冲信号输出，触发激光器振荡.这时同步辐射光脉冲重复频率与激光脉冲频率恰为整数倍，使得某些同步辐射的光脉冲完全和激光脉冲发生重叠.由于同步辐射电子束注入运转一定时间后电子束发散度的变化会带来同步辐射光脉冲结构的变化，实际在实验上还需进一步监测两个脉冲的时间、空间重叠情况.并且为了提高信噪比，测量电子学系统也往往采用时间门电子学计数技术，扣除各种背景噪音。 同步辐射与激光相结合可以应用在光电子能谱、质谱、吸收、发光光谱等谱学中.结合同步辐射和激光的双色实验具有一些其他方法不能比拟的优点.例如，两光子可以达到很宽的激光能量范围，产生与单光子过程完全不同的终态，进而大大扩展了以往的实验研究范围和补充了单一光源的单光子过程所能得到的信息.另外，由于双色实验基本上是一个两步过程，使用的光源都是脉冲的，如果同步两个光源并改变两个光脉冲的相对时间延迟，则可以进行时间分辨激发态过程的研究。
https://www.doczj.com/doc/2f14714201.html,/wiki/%E5%90%8C%E6 %AD%A5%E8%BE%90%E5%B0%84%E5%85%89%E6%BA %90 同步辐射光源 目录 ??名称 ??简介 ??特点 ??发展 同步辐射光源-名称 同步辐射光源——神奇的光 同步辐射光源-简介 人类文明史是利用和开发光资源的历史 人类生存和发展从来就离不开对“光”的利用和开发，人类的文明史是一部利用和开发“光资源”的历史。“光”是一个很大的家族，其中“可见光”只是“光家族”中的一员。 光可依其波长不同，分为无线电波、微波、红外、可见光、紫外、真空紫外、软 X射线、硬 X射线和伽马(γ)射线等。 光的波长或能量决定了它与物质的相互作用类型，如“可见光”照射人体时，会被反射到我们的眼睛，并被视网膜/视神经所感觉而“看到”人体；而当 X射线光照射人体时，则会穿透过人体，并在 X光底片上留下透过程度的影像纪录，医院里给病人做 X光透视就是这样。 光波具有衍射现象，用光探测物体或分辨两物体时，光的波长应当与物体的大小或两物体的间距相近或更短。因此，天文学家要探测宇宙星球，可以选用无线电波；航空管理者要跟踪飞机，可以选用微波(雷达)。而科学家要研究比“可见光”波长更短的物体，要“看清” 病毒、蛋白质分子甚至金属原子等微观物体，必须选用与这些微观物体大小相近或更短的波长的光束，来照射微观物体，利用光束在物质中的衍射、折射、散射等能够检测到的特性，或者利用光束与物体相互作用产生的光激发、光吸收、荧光、光电子发射等特性，来探究未知的微观世界。
新人工光源带来人类文明的新进步 光是由光源产生的，如太阳、蜡烛和电灯。其中太阳是天然光源，蜡烛和电灯是人工光源。由于可利用的天然光源所产生的光仅占整个光家族的很小部分，所以人类一直在努力开发和利用各种各样的人工光源。任何一种新人工光源的发明和利用，都标志着人类文明新的进步，如伦琴发明?X射线、爱迪生发明的电灯、二次大战中发明的微波、20世纪60年代发明的激光等，都是人工光源发展史上的重大里程碑，它们都极大地促进了人类文明的进步。20世纪60年代末出现的同步辐射光源，是被誉为“神奇的光”的又一种人工光源，它在基础科学研究和高技术产业开发应用研究中都有广泛的用途。 同步辐射光源的发展历史 电磁场理论早就预言：在真空中以光速运动的相对论带电粒子在二极磁场作用下偏转时，会沿着偏转轨道切线方向发射连续谱的电磁波。1947年人类在电子同步加速器上首次观测到这种电磁波，并称其为同步辐射，后来又称为同步辐射光，并称产生和利用同步辐射光的科学装置为同步辐射光源或装置。 30多年来，同步辐射光源已经历了三代的发展，它的主体是一台电子储存环。第一代同步辐射光源的电子储存环是为高能物理实验而设计的，只是“寄生”地利用从偏转磁铁引出的同步辐射光，故又称“兼用光源”；第二代同步辐射光源的电子储存环则是专门为使用同步辐射光而设计的，主要从偏转磁铁引出同步辐射光；第三代同步辐射光源的电子储存环对电子束发射度和大量使用插入件进行了优化设计，使电子束发射度比第二代小得多，因此同步辐射光的亮度大大提高，并且从波荡器等插入件可引出高亮度、部分相干的准单色光。第三代同步辐射光源根据其光子能量覆盖区和电子储存环中电子束能量的不同，又可进一步细分为高能光源、中能光源和低能光源。凭借优良的光品质和不可替代的作用，第三代同步辐射光源已成为当今众多学科基础研究和高技术开发应用研究的最佳光源。 同步辐射光源-特点 同步辐射光的特性 宽波段：同步辐射光的波长覆盖面大，具有从远红外、可见光、紫外直到 X射线范围内的连续光谱，并且能根据使用者的需要获得特定波长的光。 高准直：同步辐射光的发射集中在以电子运动方向为中心的一个很窄的圆锥内，张角非常小，几乎是平行光束，堪与激光媲美。
简答60分（任选4题） 1.组合材料学通过在一块基片上合成大量密集排列的微量材料样品阵列，并快速表征每个微量样品的特性，筛选/优化新材料.在此工作中同步辐射可以发挥很大的作用，现已发展哪些手段，并用于哪些材料性质的表征？（高琛，组合化学） 答：并行合成：Mix&Split，液滴喷射、阵列燃料、四元方案、成分梯度，GAAG 高通量表征：照相术，扫描光谱仪、FTIR光谱成像，阵列微四探针、SEMM（介电、压电、磁电）、X射线分析，μSIMS，合成表征一体化 组合材料学的应用：荧光材料、磁电材料、光催化材料，无铅压电。（或超导、磁阻、发光、铁电、电光、催化、半导体、沸石、金属合金、……） OR 高通量表征技术，用于发光材料，磁电材料，以及电催化材料的表征 2.同步辐射紫外单光子电离与传统的电子轰击电离相比有哪些优势？（潘洋，质谱）同步辐射单光子电离与传统的电子轰击电离相比，有以下优势： 1）PIMS在VUV波段能量连续可调，可以避免碎片离子的产生，分辨能力强； 2）裂解碎片大量减少,使质谱图更加“干净”； 3）它的能量分辨比电子轰击电离高，通过扫描光子能量，可以区分同分异构体；4）一些稳定且电离能高的化合物如O2，H2O，CO，and CO 更容易被电离； 3.与投射电镜相比，软x射线显微术主要有哪些优势？（蒋诗平，软X射线显微） 软X射线显微术，主要应用于生物、材料等样品的显微研究。尽管目前软X射线显微术的分辨率还达不到电子显微镜那么高，但与电子显微镜相比，在生物样品的研究上，它具有无可比拟的优越性。 1)软X射线显微术比电子显微镜的穿透深度深。软X射线可穿透几个微米厚的生物
同步辐射技术应用及发展 摘要：同步辐射是圆周运动和蛇行运动时高速电子发射的亮的电磁波，分别有连续和准单色的光谱。真空紫外软X射线、硬X射线和红外线波段是优秀的光，被应用在基础科学、工程学、生物学、医学和环境科学。本文叙述了同步辐射的特点、发生的方法及其应用实例，通过介绍其在生命科学、生物医学、高分子结构分析等领域的应用研究，说明同步辐射广泛的应用。 关键词：同步辐射，生命科学、生物医学、高分子结构分析 1 绪论 1947年，美国纽约州通用电气公司实验室的电子同步加速器首次在可见光范围内观察到了强烈的辐射，从此这种辐射被称为“同步辐射。同步辐射是强度高、覆盖频谱范围广、可以任意选择所需波长，而且连续可调，是继激光光源之后的又一种新型光源。同步辐射发现9年后，美国康奈尔大学用真空紫外波段同步辐射对稀有气体的吸收进行了系统研究，并取得了重要成果，从而使人们认识到同步辐射可作为真空紫外波段和X射线光源。直到1974年，美国斯坦福直线加速器中心的研究小组在SPEAR对撞机上用同步辐射开展物理、化学、生物学方面的研究，使同步辐射的应用得到了迅猛的发展。 1.1 同步辐射的发现 1947年4月16日，在美国纽约州通用电气公司的实验室中正在调试一台新设计的能量为70MeV的电子同步加速器，这台加速器与其他类型的电子加速器的一个重要不同点是它的真空室是透光的，原想这样可方便地观察到真空室里的装置(如电极位置)情况，但竟导致了一个重大发现。就在这一天的调试中一位技工偶然从反射镜中看到了在水泥防护墙内的加速器里有强烈“蓝白色的弧光”。经仔细分析，说明不是气体放电，而是加速运动的电子所产生的辐射，被称为同步辐射。试验指出，这种辐射光的颜色随电子能量的变化而变化。当电子能量降到40MeV时，光的颜色变为黄色;降到30MeV时，变为红色，且光强变弱;降到20MeV时，就看不到光了。同步辐射的发现在当时科学界引起了轰动，不少科学家着手研究这种辐射的性质。但在当时，这种辐射阻碍了加速粒子能量的进一步提高，使科学家感到头痛，直到同步辐射发现后约20年，科学家才逐步认识
学术干货|同步辐射光源和中子衍射在材料研究中的应用 一、什么是同步辐射光源 同步辐射(Synchrotron Radiation)是速度接近光速的带电粒子在磁场中沿 弧形轨道运动时放出的电磁辐射，由于它最初是在同步加速器上观察到的，便又被称为“同步辐射”或“同步加速器辐射”。长期以来，同步辐射是不受高能物理学家欢迎的东西，因为它消耗了加速器的能量，阻碍粒子能量的提高。但是，人们很快便了解到同步辐射是具有从远红同步辐射外到X光范围内的连续光谱、高强度、高度准直、高度极化、特性可精确控制等优异性能的脉冲光源，可以用以开展其它光源无法实现的许多前沿科学技术研究。于是在几乎所有的高能电子加速器上，都建造了“寄生运行”的同步辐 射光束线及各种应用同步光的实验装置。
图1 同步辐射装置示意图 二、同步辐射光源特点 与XRD相比，同步辐射的光强强很多，可以做很精细的扫描，高温或高压条件下同步辐射的优势比常规X光机衍射明显很多。尤其在超高压下，百万大气压，同步辐射的光斑可以聚焦到亚微米级别，直接测量高压下的衍射，如果同时再加高温，那就可以研究高压高温下的融化，这是常规衍射不可企及的。其特点总结如下： 1、高亮度：第三代同步辐射光源的X射线亮度是X光机的上亿倍。 2、宽波段：同步辐射光的波长覆盖面大，具有从远红外、可见光、紫外直到X射线范围内的连续光谱。
3、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秒之间可调，脉冲之间的间隔为几十纳秒至微秒量级，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。 4、高准直：同步辐射光的发射集中在以电子运动方向为中心的一个很窄的圆锥内，张角非常小，几乎是平行光束，堪与激光媲美。 5、高纯净：同步辐射光是在超高真空(储存环中的真空度为10-7～10-9帕)或高真空（10-4～10-6帕）的条件中产生的，不存在任何由杂质带来的污染，是非常纯净的光。可精确预知：同步辐射光的光子通量、角分布和能谱等均可精确计算，因此它可以作为辐射计量，特别是真空紫外到X射线波段计量的标准光源。 6、其他特性：高度稳定性、高通量、微束径、准相干等。 三、同步辐射光源在材料研究领域的应用 以下以纳米材料为例，介绍同步辐射在材料研究中的应用 纳米材料由于尺寸小、结构复杂，其单体产生的测量信号往往不足，此外纳米材料往往不像块体材料那样具有良好的长程有序性，所以某些常规实验室用于表征块体材料的手段在表征纳米体系时可能失效。因而同步辐射技术可以在纳米体系的结构和性能表征方面发挥重要作用。 (1) 快速X射线精细谱 同步辐射快速Ｘ射线吸收精细结构（QXAFS）谱学方法具有高时间分辨的特征，不仅具备XAFS在纳米结构研究中的优势，而且由于高时间分辨的特征，极大地扩展了XAFS在纳米结构研究中的应用。利用QXAFS的时
同步辐射技术及应用讲习班日程安排 2008年8月18日2008年8月19日 2008年8月20日 2008年8月21日 2008年8月22日 上午9:00-9:40 开幕式 9:40-10:00 休息 10:00-11:00 冼鼎昌 “同步辐射及其应用” 11:00-12:00 徐洪杰 “上海光源及其科学目标” 9:30-11:30 安藤政海 “X射线成像技术及应 用” 9:30-11:30 牛立文 “蛋白结构与生命科学” 9:00-10:00何建华 SSRF生物大分子线站 10:00-10:30 休息 10:30-11:30 黎忠 SSRF衍射线站 9:00-10:00 邰仁忠 SSRF软X射线线站 10:00-10:30 休息 10:30-11:30 王劼 SSRF小角散射线站 中午 12:00-13:00 午休+休息11:30-13:00 午餐+休息 11:30-13:00 午餐+休息 11:30-13:00 午餐+休息 11:30-13:00 午餐+休息 13:00-15:00 Mizuki Jun’ichiro “Spring8的同步辐射应用研究” 15:00-15:30 休息 15:30-17:00 参观SSRF 13:00-15:00 韩志超 “小角散射与高分子” 15:00-15:30 休息 15:30-17:30 郭晶华 “软X射线谱学及应用” 13:00-15:00 吴自玉 “X射线吸收谱” 15:00-15:30 休息 15:30-17:30 麦振洪 “X射线衍射技术及应 用” 13:00-14:00 黄宇营 SSRF XAFS线站 14:00-14:30 休息 14:30-15:30余笑寒 SSRF微聚焦线站 15:30-16:00 休息 16:00-17:00肖体乔 SSRF成像线站 13:00-13:40 测验 13:40-14:00 闭幕式 下午 17:30 晚宴17:30 晚餐17:30 晚餐17:30 晚餐会议地址：上海应用物理研究所—张江办公楼大报告厅(上海浦东新区张衡路239号)
PT CA(PART:A PH YS.TEST.)2009年第45卷4专题综述 同步辐射的基本知识 第四讲同步辐射中的光谱术及其应用(一) 杨传铮1,程国峰2,黄月鸿2 (1.中国科学院上海微系统与信息技术研究所,上海200050; 2.中国科学院上海硅酸盐研究所,上海200050) Basic Knowledge of Synchrotron Radiation )))Lecture No.4Spectrum Technique and Its Applications in Synchrotron Radiation(?) YANG Chuan-zheng1,CHENG Guo-feng2,HUANG Yue-hong2 (1.Shang hai Institute of M icro-Sy stem and Info rmation T echnolog y,Chinese A cademy o f Science,Shanghai200050,China; 2.Shang ha i Inst itute of Ceromics,Chinese A cademy o f Sciences,Shang hai200050,China) 中图分类号:O434.11文献标识码:A文章编号:1001-4012(2009)04-0248-05 按照光谱术一般定义,同步辐射光谱术就是用同步辐射轰击样品,激发样品各元素的特征X射线,或与样品发生交互作用时产生各种信号,接收探测和分析各种信号,以获得被击样品的化学组成、原子价态及有关结构的信息。由于同步辐射光源包括从红外、可见光、紫外、软X射线到硬X射线的范围,故同步辐射光谱术包括多种光谱术,主要有X 射线衍射谱、X射线非弹性散射谱、X射线发射谱、光电子能谱、X射线吸收谱和近限结构、红外吸收谱和紫外吸收谱、软X射线磁园二色、扩展X射线吸收精细结构、Ram an谱以及Auger电子能谱。其中,X射线衍射谱和X射线非弹性散射谱已分别在第二讲和第三讲中介绍,下面分别就材料(组分和原子价态)分析所关心的问题做简要介绍。 1X射线发射谱及其精细结构 1.1同步辐射X射线发射谱 激发X射线可用高能电子束,也可以用X射线等其他高能离子。实验室用X射线源就是用加速电压获得电子束激发金属元素靶(钨、金、银、钼、铜、钴、镍和铬)的K系辐射的。此外还有初级X射线分析仪、电子探针、扫描电子显微镜和透射电镜中的 收稿日期:2007-11-22 作者简介:杨传铮(1939-),男,教授。X射线能谱分析都是用电子束激发样品中原子的特征X射线。 用钨靶发出的X射线激发样品的常规荧光X 射线分析已经成熟;用同步辐射X射线激发样品的荧光X射线分析[1-2]始于20世纪70年代,与常规荧光X射线相比较有如下特点: (1)选择激发,用于激发的入射线波长不受靶元素的限制,用晶体单色器选择波长小于待测元素吸收限和/或均小于试样中各元素吸收限的单色X 射线来激发样品,后者能对样品作全元素分析,若是前者,可以提供待测元素与其他元素荧光强度的相对比值,可简化结构,降低谱本底。 (2)由于同步辐射的亮度高,以及利用同步辐射的特点而采取降低背景的措施,大大提高了检出限,系统检测已超过百万量级到几十个百万量级,目前已向10-9量级发展,比电子探针检测限10-4高许多量级。 (3)由于同步辐射X射线准直性好,尺寸小,能实现微区荧光X射线分析,空间分辨率已能达到L m量级,随着第三代同步辐射光源的应用,空间分辨率能做到50nm。 (4)同步辐射的光源的各种参数可以通过计算获得,这对荧光分析来说就可以精确计算入射光的强度和能谱结构,有利于提高无标样分析的精确度和准确度。 # 248 #
同步辐射技术及应用 X 射线小角散射光束线站面向化学、材料科学、生命科学等领域，以聚合物、纳米材料、生物分子、液晶等为主要研究对象，提供一个以常规小角散射为主、兼顾反常小角散射、掠入射小角散射、小角散射和广角散射同时测量以及动态过程研究等技术的实验平台：(1) 通过测量 X 射线相干散射在小角度范围内的强度分布，获得物质内部较大尺度 (300nm 以下 ) 的结构信息。如高分子材料和各种聚集体的分形数、生物大分子的长周期和形貌、生物蛋白及分子团簇的回转半径、纳米颗粒的粒度分布和比表面、平衡固溶体原子偏聚状态中的态密度涨落以及其他各种结构参数等；(2) 可以测量较大角度范围内的散射信号，得到有关晶格的结构信息。对于一些相变过程中发生较宽尺度范围 ( 如几个埃到几百纳米 ) 内结构变化的情况，要求广角散射与小角散射实验能同时进行。如非晶合金的晶化过程，聚合物从熔体到晶体的转变等；(3) 同步辐射波长连续可调，原子散射因子中的色散项在其吸收边上下有分显著的改变，利用某一元素吸收边附近进行 X 射线散射实验，可以“标定” 物质中不同元素；(4)
掠入射小角散射是近年来发展起来的一种新技术，用于研究薄膜表面和近表面内部的纳米尺度的结构。如与反常散射技术相结合，将可从散射信号中得出某种特定元素的贡献，如多孔硅中的金属团簇，以及纳米碳管中的金属囊等等；(5) 高亮度的 X 射线将使我们能够开展时间分辨散射实验，可进行生物大分子活性研究和各种相变过程的动态研究等。3应用实例硅光电子学的应用前景以及对量子点的自组织生长机制的探讨吸引着人们广泛开展硅单晶衬底上自组织生长锗量子点微结构的研究课题，中国科学院高能物理所的姜晓明研究员在北京同步辐射装置上利用X射线掠入射衍射实验方法对Si表面生长的Ge/Si量子点及其在Si表层产生的应变进行了成功测量。此方法可以有效地抑制体结构的信号，从而提取表面层的微弱信号。实验结果表明，表面Ge/Si量子点的晶格在与样品表面平行的横向也偏离了衬底的晶格，并向Si衬底传递在，Si衬底小于100埃的浅表层中形成了横向晶格的膨胀区域和压缩区域。图1是不同掠入射角下Si（220）衍射峰附近的径向扫描，从图中可以看到，掠入射角为0、05时在衬底衍射峰的两侧各有一个衍射峰。高角度位置的衍射峰S2随着掠入射角度的增加很快消失，而低角度位置的衍射峰S1随掠入射角度的增加变化的相对较慢，并且，峰位向衬底峰的方向移动。然后利用常规的X射线衍射测量了衬底Si（004）衍射峰附近的径向扫描（图2），在衬底峰前（66，76处）出现一个小的衍射峰。通过分析得到Si衬底上的量子点结构模型。图1中衍
不懂点同步辐射，还怎么做科研？ 众所周知，通过同步辐射X射线吸收XAS表征技术可用获得及其丰富的材料电子结构和配位结构信息，可以发现在许多顶刊发表的研究中XAS 都起到了至关重要的作用。近年来，XAS在国内外各大小课题组研究过程中有着越来越普及的趋势，尤其是越来越多此前在XAS表征方面没有太多经验的新用户也逐渐通过多种渠道借力该技术进行深入的表征，提升研究档次。如同其他多种表征一样，同样的数据在不同人的手里可以得到不同层次的结果，经验越丰富的人越有可能获得更多的信息。然而经验的获得可能并非可以一蹴而就的，尤其是对于像XAS这样相对比较复杂的技术而言。我们团队，在XAS数据解析方面与国内外多个研究团队都有着紧密合作，积累了丰富的解析经验，并且在过去的几年中帮助复旦大学、中山大学、天津大学、吉林大学、厦门大学、兰州大学、大连化学物理研究所、福建物构所等等多个研究单位解析过许多重要数据，帮助他们得到了获得了重要研究成果。 借助我们的优势，我们有信心可以帮助更多的研究团队在XAS数据解析方面获得更丰富的信息，提升研究结果。以下，我们对XAS数据解析做一些基本介绍。 一、XAS数据解析功能介绍 如图1所示，XAS原始数据可以分为近边XANES和扩展边EXAFS两部分。近边对电子结构、价态、组分等比较敏感，而扩展边通过数据处理和拟合可以获得丰富的结构信息。
图1 XAS原始数据示例
图2 R空间与k空间 1）R空间中某个峰的可以对应距离中心元素多远存在一种或者多种配位元素，但是直接傅里叶变换得到的R空间中峰的位置并非真实键长，一般比实际键长短~0.5 ?，真实的键长应以拟合结果为准，在作图中可以直接作图无需矫正。 2）R空间中并非所有的峰都有意义，比如小于1 ?的，对于常见的金属而已很难有如此近的配位元素存在。另外，对于比较弱的峰更加需要小心区分，可能是信噪比较差引起的，也可能是伴随某元素主峰出现的弱峰。 3）R空间中，同一位置峰的高度与配位数的大小效果，可以利用这个特性粗略判断不同样品中配位数的高低。但是随着距离增加其高度会有指数级降低，尤其是对于结构比较无序的样品，其峰也会更弱。 4）通过EXAFS拟合可以得到最基本的配位元素、键长、配位数等配位结构信息。如表1所示，通过EXAFS拟合可以得到配位元素Path，对应配位数Coordination Number，键长R，以及可以帮助判断拟合质量的无序度σ
同步辐射技术的应用 同步辐射是随着电子加速器技术的不断发展而产生的。各种电子加速器是为获得高速运动的带电粒子而建造的。随着对带电粒子的速度要求越来越高，加速器性能也在不断地改进人们相继发明了直线加速器、回旋形加速器和同步加速器。同步加速器的出现，开创了高能物理研究的黄金时代。利用同步加速器可以使带电粒子的速度大大提高，然而，当粒子的速度越来越大时，进一步加速粒子却很困难，因为高速运动的带电粒子在改变运动方向时，沿其轨道的切线方向会产生电磁波辐射。1947年，美国通用电气公司的科研人员在一台70MeV的电子同步加速器上，透过真空管道,首次在可见光范围内观察到这种辐射，从此同步辐射的概念产生了。同步辐射光作为一种新型的强光源，具有高亮度、高强度和宽频谱等特性，它的应用领域非常广阔，不仅在物理、化学、生物学等基础研究领域，而且在医学、环境和工业等应用领域也有广泛应用。 1同步辐射技术的发展及特点 1.1同步辐射技术的发展 几乎所有的高能电子加速器上，都建造了“寄生运行”的同步辐射光束线及各种应用同步光的实验装置。至今，同步辐射装置的建造及在其上的研究、应用，经历了三代的发。 第一代同步辐射光源是在那些为高能物理研究建造的电子储存环和加速器上“寄生”运行的，同步辐射光多数由弯转磁铁引出，发射度约为几百nm?rad；第二代同步辐射光源是专门为同步辐射光的应用而建造的，主要对电子储存环的结构进行优化设计，把各种使电子发生弯转、聚焦、散焦等作用的磁铁按特殊的序列组装起来，且电子储存环里拥有少量的长直线节和插入件，它的亮度比第一代同步辐射光提高了几千倍，发射度减小到几十nm?rad；20世纪80年代末出现了第三代同步辐射光源，其性能远优于第二代同步光，同步辐射光主要由插入