第六章-环形准共振加速器2
第三章-感应加速器2
得：
这即是能量增长与磁通量增长的关系。
讨论： A）由于离子质量比电子质量大的多，同样的动 能的离子在磁场中的轨道半径比电子大的多； B）离子速度比电子速度小的多； 离子增加一定能量所需的磁通量增量比电子 大的多，故感应加速器只适合于加速电子。
3.3、电子在恒定轨道上加速的条件
1、沿恒定轨道加速电子
电子感应加速器的结构如图 所示组成： # 两轭“山”形磁极 # 励磁线圈 # 励磁电源（交变） # 真空盒 # 电子枪
磁场分布及2：1关系 中平面上的磁场沿r方向的
分布如图所示； 磁场分布必须满足2:1关系， 即：
BR0z (t ) : BR0 (t ) 2 : 1
才能保证能量不断增长的 电子在不断增长的磁场中 沿一半径不变的圆形轨道 上加速运动运动。 加速磁通量：
e 2 R0 BR0 z (t ) 2R0 R0 eBR0 (t )
BR0z (t ) : BR0 (t ) 2 : 1
此式表明：要使电子在不断增长的磁场中沿一半径 不变的圆形轨道上运动并加速，就必须保证这个轨 道范围内的平均磁感应强度与轨道处的导引磁感应 强度始终保持2：1关系。
电子感应加速器的结构
e d (m ) d(t ) 2 R0
m e e 2 R0 BR0 z (t ) 2R0 2R0
2、平均加速磁场 与导引磁场的2：1关系
e e 2 m R0 BR0 z (t ) 2R0 2R0
带入：
m P( t ) R0 eBR0 (t ) eBR0 (t )
BR z (t )பைடு நூலகம் R0
0
励磁线圈上加交变
电流，产生随时间 变化的磁场。如图 所示。 一般只利用1/4周 期来加速电子。 在磁场上升的1／4 周期里，电子可以 完成在轨道上几十 万次的旋转运动。 只能获得脉冲式电 子束。
第一章-绪论2
1.4、加速粒子的动力学特性参量
1、粒子的运动参量 基本关系式
能量： E mc 2 , E0 m0c 2 动能： W E E0
速度：v 相对速度： v /c
动量：p mv
能量动量关系式： E E c p
2 2 0 2 2
或者：m
m0 1 v / c
2 2
1.5、加速器的束流特性
束流特性: 粒子的品种、束流能量、束流强度、 束流时间特性、能散度、束流发射度、束流亮度
1、粒子的品种 电子加速器 提供电子束流 离子加速器 提供质子、轻离子、重离子束流 全离子加速器（加速各种带电离子）
原则上要根据物理要求建造加速器，提供所需要的粒子束流， 也可根据现有加速器所能提供的粒子束流开展物理工作。
束流变压器（BCT）
流强测量：利用磁感应，当束流通 过磁环时在副边绕组上感应出信号。
6、束流测量与控制系统
四纽 扣型 束流 位置 探头
6、束流测量与控制系统
束流 截面 测量
荧光靶是最常用的观察束流位置和截面形状的探 头，配上计算机视频信号处理系统后，可获取 束流截面的密度分布，从而测量出束流的能散 度和发射度。
6、束流测量与控制系统
控 制 室
作业
P11：1、2、3 P57：4
2
E v B
5、引出系统—质谱仪
离子源 狭缝
. . . .
+
速度选择器
偏转板 照相底片
. . . . . . . . ... . .. ... ...
. . . .
. . . .
. . R . .
. . . .
. . . .
. . . .
粒子加速机制
粒子加速机制1. 介绍粒子加速机制是一种用于加速微观粒子（如电子、质子等）速度的技术。
它在许多领域具有重要应用，包括粒子物理学、核医学、材料科学等。
本文将深入探讨粒子加速机制的原理、应用和发展趋势。
2. 原理粒子加速机制基于电磁力作用原理，通过电场和磁场的相互作用对粒子施加力，从而改变其速度。
加速器通常由加速单元和束流传输系统两部分组成。
2.1 加速单元加速单元是粒子加速器的核心部分，它由一系列电磁场和粒子注入系统组成。
常见的加速器类型包括直线加速器（LINAC）、环形加速器（如环形正负电子对撞机）和环形共振加速器（如同步加速器）等。
2.2 电场加速在加速单元中，通过电场对粒子施加电力，使其加速。
电场加速的原理是根据粒子荷质比的不同，施加不同大小的电力。
例如，在直线加速器中，粒子被加速电场作用下获得能量，从而提高其速度。
2.3 磁场加速除了电场加速外，磁场加速也是粒子加速机制的重要组成部分。
磁场加速的基本原理是通过磁场对粒子施加洛伦兹力，使其螺旋运动路径半径减小，从而提高速度。
3. 应用粒子加速机制在许多领域得到广泛应用。
3.1 粒子物理学粒子物理学是研究微观粒子的行为和性质的学科。
粒子加速器是粒子物理学研究的关键工具之一，通过高能粒子碰撞实验，科学家可以探索物质的基本组成和宇宙的起源。
3.2 核医学核医学利用放射性同位素标记的药物来诊断和治疗疾病。
粒子加速器可以用于生产放射性同位素，为核医学提供必要的放射源。
例如，用质子加速器生成的技带电子以及同位素碘-131等广泛应用于癌症治疗。
3.3 材料科学粒子加速器在材料科学研究中具有重要作用。
通过粒子束辐照材料，可以模拟材料在复杂环境下的损伤效应，从而研究材料的性能和寿命。
此外，粒子加速器还可以用于材料改性，例如，通过离子注入提高材料表面的硬度和耐磨性。
4. 发展趋势粒子加速机制在科学研究和应用领域的重要性将继续增加。
随着技术的不断发展，粒子加速器的性能和效率将进一步提高。
环形加速器的设计与性能分析
环形加速器的设计与性能分析1. 引言环形加速器是一种重要的粒子加速器，它在科学研究、医学诊断和治疗等领域发挥着重要作用。
本文旨在对环形加速器的设计与性能进行深入分析，探讨其原理、结构和应用。
通过对环形加速器的研究，可以进一步提高其性能，推动科学技术的发展。
2. 原理与结构2.1 加速原理环形加速器通过电场和磁场相互作用来将粒子进行加速。
电场可以提供粒子所需的动能，而磁场则用来控制粒子的轨道。
通过不断改变电场和磁场的方向和强度，可以使粒子在环形轨道上不断旋转，并逐渐增加其能量。
2.2 结构设计环形加速器通常由多个部分组成，包括注入系统、主体结构、束流诊断系统等。
注入系统负责将待加速的粒子注入到主体结构中，并使其进入稳定轨道。
主体结构是整个环形加速器中最重要的部分，它包括多个弯曲段和直线段组成，并通过不同类型的磁铁来控制粒子的轨道。
束流诊断系统用于监测粒子的性能参数，如能量、强度和位置等。
3. 性能分析3.1 加速效率环形加速器的加速效率是评价其性能的重要指标之一。
加速效率取决于多个因素，包括粒子注入系统、磁场强度和稳定性等。
优化注入系统可以提高粒子注入的效率，减少能量损失。
同时，合理设计磁场结构和提高磁场稳定性可以提高加速效率。
3.2 能量分辨率环形加速器的能量分辨率是指在一定范围内测量粒子能量变化的准确程度。
较高的能量分辨率可以提供更准确的测量结果，对于科学研究和医学诊断具有重要意义。
为了提高环形加速器的能量分辨率，需要优化束流诊断系统，并减少因束流扩散引起的误差。
3.3 粒子损失在环形加速器中，由于多种因素影响，如散射、电离和同步辐射等，粒子会发生损失。
粒子损失会降低环形加速器的效率，并对加速器的稳定性产生不利影响。
因此，减少粒子损失是提高环形加速器性能的关键。
可以通过优化束流控制技术、改进真空系统和减少束流与环境的相互作用等方式来降低粒子损失。
4. 应用与展望4.1 科学研究环形加速器在基础物理研究中发挥着重要作用。
环形加速器工作原理
环形加速器工作原理内部和外部环圈感应体，所述感应体相互间隔一预定间隔，并且其内侧和外侧同轴且平行布置，以便沿轴向感生感应磁场。
槽道，该槽道在内部和外部环圈感应体之间包括与内部和外部环圈感应体接触的电介质层，并且由电介质层之间的磁场感生二次电流到该槽道中。
全离子直线加速器粒子加速器是利用电场来推动带电粒子使之获得高能量。
日常生活中常见的粒子加速器有用于电视的阴极射线管及X光管等设施。
只有当被加速的粒子置于抽真空的管中时，才不会被空气中的分子所撞击而溃散。
在高能加速器里的粒子由四极磁铁聚焦成束，使粒子不会因为彼此间产生的排斥力而散开。
环形加速器被加速的粒子以一定的能量在一圆形结构里运动，粒子运行的圆形轨道是由二极磁铁（dipole magnet）所控制。
和直线加速器(Linac)不一样，环形加速器的结构可以持续地将粒子加速，粒子会重复经过圆形轨道上的同一点。
但是粒子的能量会以同步辐射方式发散出去。
同步辐射是当任何带电粒子加速时，所发出的一种电磁辐射。
粒子在圆形轨道里运动时都有一个向心加速度，会让粒子持续辐射。
此时必须提供电场加速以补充所损失的能量。
同步辐射是一种高功率的辐射，加速器将电子加速以产生同相位的X光。
除了加速电子以外也有些加速器加速较重的离子，如质子，以运作更高的能量领域的研究。
譬如高能物理对于夸克及胶子的研究分析。
最早的环形加速器为粒子回旋加速器，1932年由恩奈斯特·劳伦斯所发明。
粒子回旋加速器有一对半圆形（D形）的中空盒子，以固定频率变换电场，用以加速带电粒子；以及一组磁偶极提供磁场使运动粒子转弯。
带电粒子从盒子的圆心地方开始加速，然后依螺旋状轨迹运动至盒子边缘。
粒子回旋加速器有其能量限制，因为狭义相对论效应会使得高速下的粒子质量改变。
粒子的荷质比与回旋频率间的关系因此改变，许多参数需重新计算。
当粒子速度接近光速时，粒子回旋加速器需提供更多的能量才有可能让粒子继续运行，而这时可能已经达到粒子回旋加速器机械上的极限。
物理实验技术中的粒子加速技术与控制方法
物理实验技术中的粒子加速技术与控制方法在物理实验中，粒子加速技术是一项重要的实验手段，广泛应用于高能物理、核物理、粒子物理等领域。
本文将探讨物理实验中的粒子加速技术与控制方法，并从不同角度对其进行分析和讨论。
一、粒子加速技术的基本原理粒子加速技术的基本原理是利用电场、磁场或电磁场对带电粒子进行加速。
其中，电场加速是最常见的一种加速方式。
在一般加速器中，加速空间由一系列的加速电极组成，通过在电极上施加高频交变电压，使粒子在电场的作用下进行加速。
在加速过程中，粒子的能量不断增加，速度越来越快。
二、常见的粒子加速器类型1. 线性加速器（LINAC）线性加速器是一种直线形状的加速器，粒子在加速轨道上直线运动。
由于其轨道线性，粒子能量的增加是逐步进行的。
线性加速器常用于进行中等能量的粒子加速，其特点是速度稳定，能够提供高能量及强流的粒子束流。
2. 环形加速器（Synchrotron）环形加速器是一种环形形状的加速器，粒子在加速轨道上不断偏转。
环形加速器能够提供更高的粒子能量，并且可以通过调节磁场强度进行能量调控。
由于速度已经接近光速，所以环形加速器中的粒子能够产生强烈的同步辐射。
三、粒子加速技术的控制方法1. 调节电场强度和频率在粒子加速过程中，通过调节加速电极上的电场强度和频率，可以控制粒子加速的速度和能量。
当需要增加粒子能量时，可以增加电场强度或提高频率；当需要减小粒子能量时，可以减小电场强度或降低频率。
2. 磁场调节磁场调节也是粒子加速技术中的重要控制方法。
通过调节加速器中的磁场强度和形状，可以控制粒子的运动轨道和偏转角度，从而实现粒子的加速和聚焦。
3. 相位调节相位调节是粒子加速中的关键环节。
在加速电极上施加的高频交变电压需要与粒子的运动保持同步，以确保粒子能够获得较高的加速效果。
调节相位可以精确控制粒子的加速时间和位置，提高粒子加速的效率和稳定性。
四、粒子加速技术的应用粒子加速技术在现代科学研究中有着广泛的应用。
新型“环形”机架加速器临床调试流程探讨
学术论著113*基金项目：“十三五”国家重点研发计划(2016YFC0105206，2016YFC0105207)“多模式引导立体定向与旋转调强一体化放射治疗系统研发-临床治疗与质量控制流程研究”“临床验证方法研究及临床验证”①中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院放疗科 北京 100730②瓦里安医疗设备(中国)有限公司 北京 100176 作者简介：杨波，男，(1976- )，本科学历，主管技师，从事放疗物理师工作。
[文章编号] 1672-8270(2020)12-0113-07 [中图分类号] R197.39 [文献标识码] ADiscussion on the clinical debugging process of new type of ring rack accelerator/YANG Bo, YU Lang, WANG Zhi-qun, et al//China Medical Equipment,2020,17(12):113-119.[Abstract] Objective: T o research the establishment of an appropriate clinical debugging process for pre-installed representative beam data (RBD) Halcyon 1.0 linear accelerator so as to ensure that the debugging results could meet the clinical treatment requirements. Methods: According to the characteristics of the Halcyon accelerator and the acceptance practices of previous accelerator and treatment planning system(TPS), and combining with the relevant reports of American Association of Physicists in Medicine & International Atomic Energy Agency (AAPM & IAEA) and other relevant domestic and foreign documents, the quality control tools with pertinence were selected to implement test from 4 contents included the clinical debugging of Halcyon linear accelerator, the debugging of Eclipse TPS, the quality assurance (QA) & QC of Halcyon linear accelerator and the QA & QC of Eclipse TPS, and to establish the corresponding standard operation procedures. Results: The three dimensional (3D) error radius of the integrated rotating isocenter of the Halcyon linear accelerator rack and the collimator was 0.64mm, and the consistency between virtual isocenter and therapeutic center was favorable, and the positional deviation of the maximum precision in place was 0.7mm. The percentage of depth dose (PDD) at 10cm was 63.3%, which was within the range of the tolerance of 1%. The test results of model predictive control (MPC) were within the threshold range, and the isocenter size was 0.67mm. The consistency of built-in model data and measured data was favorable. During the rotation process, the controlled accuracy of the rack speed, the motion speed of multi leaf collimator (MLC) and dose rate were better, and all controlled deviation were less than 2%. The CT values of Surface and Interior of treatment couch with carbon fiber were –750HU and –950HU respectively. The measurements of all basic fields in medical physics practice guideline (MPPG) 5.a could meet the requirements. The results of TG-119 intensity modulated test indicated that the point dose deviations within target region of two kinds of techniques included intensity modulated radiation therapy (IMRT) and Rapidarc were -0.003±0.011 and -0.012±0.006, and the confidence limits of the two techniques were 0.025 and 0.024, respectively. Conclusion: There are better consistency between the measured data of Halcyon linear accelerator and the pre-installed data of Eclipse planning system. The debugging results both IMRT and Rapidarc are within the recommended range of AAPM and related literature, which can meet the requirement of clinical treatment. The pre-installed data and some of parameter verification can provide a reference basis for accelerator debugging.[Key words] Halcyon linear accelerator; Debugging; Pre-installed data; Machine performance testing; Rotary intensity; Quality assurance and quality control (QA and QC)[First-author’s address] Department of Radiotherapy, Peking Union Medical College Hospital, Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College, Beijing 100730, China.[摘要] 目的：研究针对预装光束流数据(RBD)Halcyon1.0直线加速器建立合适的临床调试流程，确保调试结果满足临床治疗要求。
加速器原理及应用
世界上最高能量的直线型电子对撞机是美国
Standford的电子对撞机SLAC； 世界上最大的同步加速器型电子对撞击是西欧核
（1）早期
1919年，英国物理学家卢瑟福（Rutherford）第
一次用镭放射的α射线发现核反应：
14 7
N(α,P)
17 8
O
之后提出了用人工方法加速带电粒子的设想和要求，
激发了人们寻求更高能量的粒子来作为“炮弹”的愿
望。
之前研究原子核结构的粒子束有两种：天然放射性 核素发出的射线和来自天外的宇宙射线。前者放射线 粒子的流强太低，能量不高，因而产生核反应的几率 很小；后者粒子的能量可高达1021eV，但其强度太弱， 并且实验结果难以预料；
子研究中心CERN于1989年末建成的LEP； 最早出现的质子对撞机是CERN于1971年建成的
质子同步加速器型对撞机ISR，在其基础上，CERN 的SPS已被建成正、负质子对撞机；
世界上第一台采用超导磁体的高能质子同步加速
器，是美国费米实验室的Tevatron。超导技术具有减 少高能加速器的重量，缩减轨道尺寸，降低耗电功 率等优点。
的维克斯勒（B.H.Bekcsep）先后几乎同时独立发现了 准共振加速器以之为基础的“自动稳相原理”，使各类 准共振加速器在近似共振的回旋加速器的基础上迅速地 向前推进；
自动稳相原理的发现是加速器发展史上的一次重 大革命，它导致一系列能突破回旋加速器能量限制的 新型加速器产生：同步回旋加速器（高频加速电场的 频率随倍加速粒子能量的增加而降低，保持了粒子回 旋频率与加速电场同步）、现代的质子直线加速器、 同步加速器（使用磁场强度随粒子能量提高而增加的 环形磁铁来维持粒子运动的环形轨迹，但维持加速场 的高频频率不变）等。
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P (W辐 )1 I
： 每周辐射能； I W辐 )1：环电子流强度。 (
同步辐射装置可产生强的辐射功率： ● 合肥的同步辐射装置的辐射功率为6 千瓦； ● 北京对撞机的辐射功率可达6万瓦 ● 大功率的X光管的最大输出功率约
18 510 MeV , 1mrad (deg ree ) 100
2、电子储存环与同步辐射
第三代同步辐射装置 （以上海光源为例)-SSRF 性能特点 ★全波段： 波长范围宽，从远红外直到硬X射线，且连续可调,光子能量 0.1-40keV； ★高强度： 总功率为600千瓦，是Ｘ光机的上万倍。光通量大于1015光子/ （S.10－3bw）。 ★高亮度： 其亮度是最强的Ｘ光机的上亿倍，主要光谱复盖区的光亮度为 1017～1020光子/（S.mm2.mrad2.10－3bw）。高亮度为 取得突破性科技成果提供了高空间分辨、高动量分辨和超快时 间分辨的条件；
m0 1 v / c
'2 1 2
' , m2
m0 1 v / c2
'2 2
v1' v v1 ' 据相对论公式： v1 , 则v1 ' 2 1 v1v / c 1 v12 / c 2
' 有效作用能： eff 1' 0 2 0
eff
W 2 0 1 2 0 [( ) 2 1] 2 0
微型齿轮 高度: 150μm 直径: 260μm
微型齿轮与蚂蚁
2、电子储存环与同步辐射
第三代同步辐射装置 Shanghai Synchrotron Radiation facility-SSRF A）组成
◆ 注入器： 1) 预注入器能量: 100-150MeV 2) 增强器能量 0.1-3.5GeV 3) 增强器周长 180m ◆ 储存环： 1）能量 3.5GeV 2) 周长 432m 3) 周期数 20 4) 5) 6) 8) 直线节长度 4×12m，16×6.5m 平均流强 200~300mA 束流寿命 10hrs 引出光斑位置稳定性 ~10%
2、电子储存环与同步辐射
1） 同步辐射的发现
1947年4月16日，美国纽约州通用电气公司的实验室中，正在调试 一台能量为70兆电子伏的电子同步加速器，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”，光的颜色随电子的能 量变化而变化。当电子能量降到40兆电子伏时，光变为黄色；降到30兆 电子伏时，变为红色且强度变弱；降到20兆电子伏时，就什么也看不见 了。
10瓦
e
2、电子储存环与同步辐射
同步辐射应用
同步辐射频谱宽，波长可调，亮 度大，并具有偏振性等优异的性质， 使光与物质相互作用的效应更加明 显，使研究时间大大缩短，研究的范 围大大扩展，并且可以研究样品在压 强、温度等环境变化时的动态性质。
例一：扩展X射线吸收精细结构
可获得激发原子附近局域几何结构 的信息
2、电子储存环与同步辐射
3）第二代同步辐射装置
合肥中国科大同步辐 射装置—结构及组成。 ● 电子直线加速器将电子 加速到200MeV，注入到 储存环中。 ● 当环中电子流累积到一 定值时（100～300mA）， 采用同步加速将电子加速到 800MeV,电子同步辐射提 供光源，寿命可达8h。
●储存环组成： 12块偏转磁铁，32块四极磁铁，4个长3.36米 的直线节和一个高频加速腔。 ● 储存环上安装若干条光束线，在每条光束线 的末端建立若干实验站。
2、电子储存环与同步辐射
第三代同步辐射装置 （以上海光源为例)-SSRF 性能特点 ★准相干： 上海光源从插入件引出的高亮度光, 具有部分相干性, 为众多前 沿学科的显微全息成像分析开辟了道路； ★高稳定性: 可以提供十几到几十小时的稳定束流，光束位置稳定度约光斑 的10%； ★高效性： 总共将建设近60条以上光束线和上百个实验站，给用户的供光 机时将超过5000小时/年，每天可容纳几百个实验。 ★前瞻性： 首批光束线站的科学目标先进，能够满足我国多个学科领域对 同步辐射应用的迫切需要，并至少具有30年科学寿命.
实验室系中： m1 , v1; m2 , v2 0, 假设粒子与靶核静止质 量相同
' ' 质心系中：m1' , v1' ; m2 , v2 ,
质心速度为v : m1v1 ( m1 m2 )v
' ' 对质心系：m1' v1' m2 v2 0, 且有：m1'
' 则：v1' v （方向相反） 2
6.3 对撞原理
1、有效作用能
粒子间的有效作用能量指质心系中的相互 作用能（动能之和） 对撞原理 → 提高有效作用能 用高能粒子轰击静止靶所得的有效作用能 并不随粒子动能的增加而线性增加，因为部 分能量要转化为质心动能；系统若采用两束 粒子对撞，则有效作用能大大提高．
2、运动粒子打静止靶
对高速运动的粒子
W 0
2 W
0
1 2
3、两粒子对撞
实验室系中： m1, v1; m2 , v2 , 假设粒子与靶核静止质 量相同 两粒子对撞（ v1 v2，方向相反），实验室 系即质心系
有效作用能： eff 1 0 2 0 2W
6.4、储存环、同步辐射、对撞机
这种由电子作加速运动时所辐射的电磁波是在同步加速器上首先发 现的，所以人们就称它为“同步加速器辐射”，简称“同步辐射”。 “同步辐射”的发现立即在当时的科学界引起轰动，为同步辐射光的广 泛应用揭开了序幕。
2、电子储存环与同步辐射 §2 同步辐射
2）同步辐射装置的发展已经历了三代：
●第一代同步辐射光源的加速器是因高能物理实验的需要而制造的，同步 辐射光源则是一个副产品。我国的的北京同步辐射装置是正负电子对撞 机的一部分，属第一代。目前世界上在使用的约17台。
加速器原理
The Principles of
Accelerators
成都理工大学 2013年10－12月
讲授内容
第一章：绪论 第二章：高压加速器 第三章：感应加速器 第四章：回旋加速器 第五章：自动稳相原理 第六章：环形准共振加速器
第六章：环形准共振加速器
6.1、同步加速器 6.2、强聚焦原理 6.3、对撞原理 6.4、储存环、同步辐射、对撞机
◆ 可兼作同步辐射装置
W
1、平面图
电子直线加速 器1.1~1.4GeV
输运线
储存环 1.6~2.8GeV
对撞点
北京正负电子对撞机
● 注入器-直线加速器
注入器是一台正负电子直线加速器，可将正负电子分别加速到1.4GeV。它由六大系 统组成: 1) 加速系统-总长202米，安装在距地面6米以下的隧道里。 2) 微波功率源系统 ， 3) 真空系统（真空度为10-8托）， 4) 自动控制系统， 5) 束流测量系统 ， 6) 恒温水系统和 通风系统等
同步辐射应用 例四：光刻与微加工
同步辐射光的准直性好、强度高和 衍射极小的优点，大大缩小光刻线的 线宽。 同步辐射已经可以制造0.07mm 的芯片
掩膜
抗蚀剂
基底
显影
抗蚀结构
美国IBM公司光刻线宽为0.25微米的 芯片
2、电子储存环与同步辐射
同步辐射应用 例四：光刻与微加工
80年代中发展了一种叫做 LIGA的技术，它可以制作微齿 轮、微马达、微泵、微照明灯 具、微传感器等。 这种微机械加工可得到线条宽 度为几个或几十个微米、高度为 几十到几百微米的机件。
r0 [m] c ( A) 5.59 3 [GeV ]3
o
# 合肥同步辐射装置的 特征波长：
24 A
光子能量(eV)
2、电子储存环与同步辐射
4) 同步辐射装置的性能参数 C）辐射功率
辐射功率：
D）准直性和方向性
同步辐射光是沿电子运动轨道的切 线方向在一个很小的角度范围内发射出 来的，在与轨道平面的垂直方向上所张 的角度很小，因此有很好的准直性，可 产生平行度很高的准平行光。 轨道平面内的半张角： 0 (rad )
4) 同步辐射装置的性能参数
A）辐射能量：
高速电子在磁场中转弯时（存在向 心加速度）会发出光辐射，每转一圈 的辐射能：
当电子能量确定时，它产生的同步 辐射的特征能量也就完全确定，有什么 办法使得在已有的同步辐射光源上进一 步提高辐射光的能量呢? 前苏联科学家 金斯保发明扭摆器(Wiggler)元件实现 这个目的。 由一组N极和S极周期相间的磁铁组 成，作用是在储存环的局部区域增大磁 场，在局部形成小的电子轨道曲率半 径，使得电子在作扭摆运动时发出的同 步辐射有较大的特征能量，从而达到增 加高能量光子数目的目的
2、电子储存环与同步辐射
第三代同步辐射装置——（以上海光源为例)-SSRF 初步成果
3、电子储存环与电子对撞机
1）北京正负电子对撞机 （BEPC） ● 结构及布置如图所示 （1981方案；1982完成设计； 1984开工；1988实现对撞） ● 四个子系组成： 注入器，储存环，北京谱仪 （探测器），同步辐射区。
200MeV电子直线加速器，长 35m
核物理实验大 厅
束流输运线 速调管走廊 800MeV电子 储存环，直径 21m
合肥同步辐射/实 验 站
光电子能谱 光声光热 辐射标准与计量 软X射线显微术
光刻
光化学
红外与远红外
时间分辨光谱
扩展X光吸收精细结构
1
2
3
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合肥同步辐射/照片
2、电子储存环与同步辐射
•原子、分子物理
•材料科学
•化学 •生命科学 •医学
•药学
•微电子技术 •微细加工等
2、电子储存环与同步辐射
同步辐射应用 例二： X射线衍射（材料科学）