东方科技论坛—先进波荡器物理与技术-上海应用物理研究所
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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。
创新之路光源贡献奖、有限元分析(A n s y s)创新大会优秀论文奖,并入选深圳市“鹏城孔雀计划”特聘人才,在光束线关键元件分析方面已形成了涵盖传热、结构和流体等多物理场,以及稳态及瞬态等耦合分析的相对完整的体系。
作为相关领域后发国家的研究人员,为获得先进的设计经验,徐中民交流访问的脚步遍及美国、德国、法国、意大利、瑞士、日本等世界上大部分同步辐射光源和自由电子激光装置的实验室。
但是他说,在关键光学元件设计方案上遇到的每一个新挑战,都意味着优化进步的新可能。
广泛交流的同时,审慎对待拿来主义,脚踏实地立足需求谋创新,正是他一次次担当重任,在光学元件冷却方案设计研究上取得新突破的重要原因。
情倾光学勤钻研创新方案结硕果1994年,徐中民考入由两院院士王大珩创立并担任第一任院长的长春光学精密机械学院(现长春理工大学)。
这是一所主要为国防培养光学人才的高等学校,被誉为“中国光学英才摇篮”。
徐中民就读于这所学校的国家重点学科光电工程。
大学4年,他出于对光学的热爱,勤奋钻研,成绩优异,多次获得奖学金。
此外,徐中民在2017年度国际光学工程学会研讨会上他还利用课余时间学习了本校计算机及应用专业的主要课程,所有成绩合格并获辅修证书。
1998年本科毕业后,徐中民又报考了中国科学院长春光学精密机械与物理研究所(以下简称“长春光机所”)的硕士生,于次年继续深造光学专业。
作为中国光学领域第一个研究所,长春光机所主要从事应用光学、光学工程、精密机械与仪器和发光学的研发生产。
彼时,恰逢中国科学院开展知识创新工程,经过6年的学习和研究,培养了徐中民创新的思维能力,并先后获得了空间光学硕士学位和应用光学博士学位。
徐中民的博士生导师是光电领域的著名科学家禹秉熙研究员,禹老师经常告诫课题组的成员:“做科研要持之以恒,戒骄戒躁,甘坐冷板凳,如此才能厚积薄发,获得好的学术成果。
”这句话深深影响了徐中民。
在徐中民攻读博士最后一年忙于实验和论文之际,远在上海的中国科学院上海应用物理研究所(以下简称“上海应物所”)也在筹谋一件大事——上海光源项目。
江西省石城县高考语文模拟试卷(一)姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、选择题 (共1题;共6分)1. (6分)(2019·宁波模拟) 阅读下面的文字,完成下面小题。
(甲)战国时期,纵横家凭借机巧的言论,朝秦暮楚,取得了令世俗觊觎的高官厚禄,如公孙衍、苏秦等人,“一怒而诸侯惧,安居而天下熄”,有人说他们是值得尊敬的大丈夫。
孟子对此则不以为然,他认为,这些人摇唇鼓舌以博上位,毫无仁义道德的原则,奉行的是“妾妇之道”,哪里称得上是士大夫?(乙)并提出了自己的“大丈夫”标准,那便是:“富贵不能淫,贫贱不能移,威武不能屈。
”(《孟子·滕文公下》)(丙)孟子的这段名言闪耀着思想和人格的光辉,两千多年来,鞭策豪杰,激励志士,成为他们不畏强暴、坚持正义的精神支柱。
(1)文段中的加下划线词,运用不正确的一项是()A . 朝秦暮楚B . 觊觎C . 不以为然D . 鞭策(2)文段中画横线的甲、乙、丙句,标点有误的一项是()A . 甲B . 乙C . 丙二、现代文阅读 (共3题;共27分)2. (6分) (2019高一上·合肥月考) 阅读下面文字,完成下列小题。
家是游子的心灵港湾,是浓得化不开的情结。
然而古往今来,少小离家建功立业,几乎成为一以贯之的文化传统。
人生选择与内心情感逆向行驶,并非是因为不眷顾家园亲情,而在于炽烈情怀早已从乡土走向家国。
家国情怀,与其说是心灵感触,毋宁说是生命自觉和家教传承。
无论是《礼记》里修身齐家治国平天下的人文理想,还是《岳阳楼记》中“先天下之忧而忧,后天下之乐而乐”的大任担当,抑或是陆游“家祭无忘告乃翁”的忠诚执着,家国情怀从来都不只是摄人心魄的文学书写,更近乎你我内心之中的精神归属。
那种与国家民族休戚与共的壮怀,那种以百姓之心为心、以天下为己任的使命感,就来自那个叫做“家”的人生开始的地方。
《孟子》有言:“天下之本在国,国之本在家,家之本在身。
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。
粒子加速器在方方面面的应用粒子加速器和探测器中采纳了最先进的科学技术,它们不仅用来研究纯粹粒子物理学,还普遍应用于其它领域,带来的功效已经融入人们的生活当中。
加速器在医学上的应用加速器与肿瘤的医治放射医治是肿瘤医治的重要手腕,据统计,约有75%的恶性肿瘤患者在疾病进展的不同时期需要同意目的不同的放射医治。
所有放射医治设备都必需有产生放射线的放射源,放射源要紧有四类:①发射α、β、γ射线和中子射线的放射性同位素;②产生不同能量X射线的X射线医治机;③产生高能电子束和高能X射线的各类医用加速器;④产生质子束、中子束、负π介子束,和其他重粒子束的各类重粒子加速器。
[6]以放射性同位素为放射源的放射医治设备和X射线医治机,在肿瘤医治方面已经取得了明显的成绩,可是由于它们本身存在的缺点和短处已经渐渐地被摒弃。
以医用加速器为放射源的放射医治设备成为目前肿瘤放射医治的要紧设备。
放射医治设备的一项重要进展是重粒子医治机的研制和开发。
重粒子束医治肿瘤具有以下临床优势:[7]①目前对健康组织损伤最低的辐射疗法;②高治愈率,不存留肿瘤核;③极少的剂量,无明显副作用;④医治无痛楚感,辐照时刻外祸者正常活动;⑤束流斑点发散小适合高精度医治,如头颅;⑥三维适形点扫描、实时监控;⑦医治周期短,疗程4—20次。
由于重粒子束在肿瘤医治方面所具有的一系列放射物理和放射生物学优势,重粒子成为21世纪最理想的放射医治射线,而相应的粒子加速器的进展将会对肿瘤的医治发挥着愈来愈重要的作用。
加速器与疾病的诊断现今社会,放射性同位素而产生的同位素示踪法已经被普遍的用于医学诊断方面,而回旋加速器就成了要紧的生产同位素工具。
回旋加速器应用的另一重要方面是在正电子断层显像装置(PET)中[8],正电子发射断层显像,是采纳发射正电子的短寿命核素标记的药物的方式。
从体外动态地观测人体吸收葡萄糖、氨基酸等在分子水平的生理、生化进程。
它既是初期诊断某些疾病的工具,又是研究人脑认知活动的独特手腕,全称为:正电子发射型运算机断层显像(Positron Emission Computed Tomography),是核医学领域比较先进的临床检查影像技术。
142期东方科技论坛—先进波荡器物理与技术
会议日程
第142期东方科技论坛
“先进波荡器物理与技术”
研讨会主题背景
自1947年首次观察到同步辐射以来,同步辐射装置的发展已历经三代。
第一代为兼用机,起源于50年代初,是利用一些高能物理实验的正负电子对撞机所产生的同步辐射光兼作其它学科的研究。
由于兼用机在同步辐射光的品质、亮度和使用时间等方面受到限制,在70年代中期出现了一批第二代同步辐射专用光源。
第二代同步辐射光源由于采用了一种特殊的聚焦结构,有效地降低了束团发射度,因而使光谱的亮度比第一代增加了二个数量级。
这两代同步辐射装置主要是以弯转磁铁作为产生同步辐射光的基本元件,因此其波长范围以及光子能量选择的灵活性等受到很大限制,同时提高光谱亮度主要是靠减小束团发射度。
到了80年代,插入件(包括扭摆器和波荡器)的出现,推动了第三代同步辐射装置的发展,不但可以灵活地选择不同能量和极化状态的同步辐射光,而且光谱的亮度也大大提高,又比第二代至少增加了二到三个数量级。
高亮度的第三代同步辐射光源使得同步辐射的应用从过去静态的、在较大范围内平均的手段扩展为空
间分辨的和时间分辨的手段,为众多的学科和广泛的技术应用领域带来了前所未有的新机遇。
二十世纪末第三代同步辐射光源和高增益自由电子激光的出现使波荡器技术得到了飞速的发展,同时波荡器技术的发展反过来也扩展了第三代光源的性能和用途,并推动了自由电子激光向第四代光源发展。
目前国际上常规平面型波荡器、可变椭圆极化波荡器、真空内波荡器技术日趋成熟,低温波荡器、超导波荡器逐步从关键技术研究阶段进入工程实用阶段。
近年有三台X射线自由电子激光装置正在建造中,包括德国DESY的European XFEL、日本Spring-8的SCSS以及美国SLAC的LCLS等。
在这些装置中,使用的波荡器长度达数十米甚至上百米。
我国已经成功地建造了性能达到世界先进水平的第三代同步辐射装置----上海光源,其首批7条光束线中有5条采用了插入件,包括两台分别用于X射线吸收精细结构谱(XAFS)光束线站和X射线成像光束线站的两台扭摆器,一台用于软X射线扫描显微光束线站的可变椭圆极化波荡器和两台分别用于生物大分子晶体学光束线站和硬X射线微聚焦光束线站的真空内波荡器。
这些插入件都是自行设计研制的,其中总长为4.3米的一台可变椭圆极化波荡器在我国大陆为首次研制,也是迄今为止我国自行研制的长度最长的波荡器。
上海光源具有建设60多条光束线的能力,正在计划中的上海光源二期工程将再建22至24条光束线,需要大量的新型波荡器。
同时我国也正在计划在上海建造一台X射线自由电子激光装置。
这次高层次专家论坛组织国内外专家共同研讨先进波荡器物理和技术,不仅对我国同步辐射光源和自由电子激光技术的进一步发展非常重要,同时也将对我国同步辐射的广泛应用及相关学科的发展起到推动作用。