同步辐射原理与应用简介
同步辐射的原理与应用
同步辐射的原理与应用1. 原理介绍•同步辐射是高能粒子穿过磁场或电场时，发射出非常强大的电磁辐射的现象。
•在同步辐射源中，高能粒子经过弯曲的轨道，并同时受到磁场的影响，使其以弧形轨迹运动。
•在粒子加速运动的过程中，将失去能量，并以窄束束团的形式以光速释放出来。
2. 原理的应用2.1 光源技术•同步辐射可产生高亮度、低发散度的强辐射光束，可以被用于多种实验室和工业应用中。
•用于光源技术的同步辐射非常接近自然光，波长范围从红外到X射线，因此能够满足不同实验需求。
•同步辐射被广泛应用于材料科学、物理学、化学、生物学等领域的实验研究，并取得了重要的科学研究成果。
2.2 结构生物学•同步辐射在结构生物学中起着关键的作用，可以用于研究生物分子的结构、功能和相互作用。
•结构解析方法包括X射线晶体学、小角散射技术等，通过同步辐射产生的高亮度光源，可以提供更高的分辨率和更详细的结构信息。
•结构生物学的研究有助于了解生物体内分子之间的相互作用，从而揭示生物过程的机制。
2.3 表面科学•同步辐射可应用于表面科学，用于研究物质表面的性质和反应行为。
•通过X射线和光学技术，可以对材料的表面结构、成分和电子状态进行表征。
•表面科学的研究对于材料制备、薄膜涂覆和能源存储等领域具有重要的应用价值。
2.4 医学影像学•同步辐射在医学影像学中的应用主要集中在CT和X射线成像。
•同步辐射的高强度光源可提供高分辨率的影像，用于检测和诊断疾病。
•同步辐射的应用在医学领域有望改善影像质量、减少辐射剂量，并提高诊断准确性。
3. 同步辐射设施•目前世界上有许多同步辐射设施，如昆明同步辐射装置、北京同步辐射装置等。
•同步辐射设施在国内外广泛建设，以满足科研和工业的需求。
•这些设施通常包含加速器、磁铁、束线系统和实验站等组成部分，提供稳定的、高品质的同步辐射光源。
4. 总结•同步辐射的原理和应用已经在科学研究和工业领域取得了巨大的成功。
•同步辐射光源提供了高亮度、高分辨率的光束，使得各个领域能够进行更深入的研究和应用。
同步辐射科普.
同步辐射科普.同步辐射及其应⽤⼀、同步辐射世间万物都是由原⼦组成的，⽽原⼦是由原⼦核和核外电⼦构成的。
原⼦核带正电荷，核外电⼦带负电荷，并且正电荷和负电荷的数值相等，因此原⼦是呈中性的。
原⼦中的电⼦以很快的速度绕原⼦核旋转，如同⾏星绕太阳运动⼀样。
原⼦的尺⼨是很⼩的，只有⼀亿分之⼀厘⽶；原⼦核的尺⼨更⼩，只有⼗万亿分之⼀厘⽶，但原⼦的绝⼤部分质量都集中在原⼦核中。
原⼦的激发会产⽣光。
红外光、可见光、紫外光，是原⼦的外层电⼦受到激发后产⽣的；X 光是原⼦的内层电⼦受到激发后产⽣的；伽傌光是原⼦核受到激发后产⽣的。
由于每⼀种元素的原⼦发出的光都有它⾃⼰的特征光谱，因此可以根据物体发射的光谱来分析它的化学组分。
运动着的电⼦具有加速度时，它会放出电磁辐射，或者说它会发光。
因为光也是⼀种电磁辐射。
当电⼦在磁场中作圆周运动时，因为有向⼼加速度，所以也会发光。
电⼦在同步加速器中绕着磁场作圆周运动时发出的电磁辐射叫同步加速器辐射，简称同步辐射，或叫同步光。
其实电⼦在电⼦感应加速器，或电⼦回旋加速器中作圆周运动时也会发出这种电磁辐射。
但是因为这种辐射是1947年在美国通⽤电器公司的⼀台70MeV的电⼦同步加速器上⾸先发现的，所以⼤家都叫它同步辐射，⽽不叫它感应辐射，或回旋辐射。
现代的同步辐射光源是⼀台电⼦储存环。
电⼦储存环也是⼀种同步加速器，因此它也能发出同步辐射，⽽且是⼀种更稳定、性能更好的同步辐射。
接近光速的电⼦在储存环中作回旋运动，同时不断的发出同步光。
电⼦储存环并不能直接把电⼦从很低的速度加速到接近光速，⽽需要⼀台、有时需要两台较低能量的加速器把电⼦的速度提⾼到接近光速，然后注⼊到储存环中。
譬如我们合肥光源（HLS）就有⼀台200MeV的电⼦直线加速器作为注⼊器，把电⼦从80keV（速度为0.5倍的光速，光速为每秒30万公⾥）加速到200MeV（速度达到0.999997倍的光速），再注⼊到储存环中，然后电⼦再在储存环中从200MeV加速到800MeV（速度达到0.9999998倍的光速）。
同步辐射相关介绍
同步辐射是一种特殊的光线，它具有许多独特的性质。
1.同步辐射是由速度接近光速的带电粒子在做曲线运动时沿切线方向发出的
电磁辐射，也叫做同步光。
2.同步辐射具有穿透性强、高亮度、高强度和能谱宽等特点，可以穿透物质、
深入内部。
3.当同步辐射照射在物质上时，就会产生许多不同的效应，比如光电子发射、
离子或中性原子脱离、吸收、散射等现象。
这些效应与物质本身的物理或化学特性密切相关。
4.科学家通过探测到的这些反应就能研究在分子、原子尺度上各种物质的微
观结构和运动规律，观察微观世界之中时空的流变。
例如，同步辐射光源是研究物质内部结构的平台，能帮助人类对物质内部进行立体扫描。
我国的第一台高能同步辐射光源HEPS，是世界上最亮的第四代同步辐射光源之一，成为国际领先的高能同步辐射光源实验平台。
同步辐射的原理
同步辐射的原理同步辐射是一种高亮度、高亮度的电子储存环，能够产生高能、高亮度、相干、准直、脉冲或连续的电磁辐射。
同步辐射原理的理解可以从以下几个方面进行描述：1. 加速器系统：同步辐射装置最核心的部分是加速器系统，其可以加速高能量和高速度的电子或正电子。
加速器系统通常由线性加速器和储存环组成。
线性加速器能够将电子加速到一定的能量，然后将其注入到储存环中。
储存环则能够保持电子在一个封闭轨道上运动，使其得以在一个封闭轨道上循环运动。
电子在储存环中运动时，会不断向外辐射能量。
2. 物理现象：当电子通过磁铁时，其速度和径向位置的变化会产生一个横向的加速度，使电子偏离原来的轨道，形成一个摆动的运动轨迹。
这个摆动的频率正好是电子的动能与磁场强度之比的倍数（基频倍数）。
摆动减小后，电子返回到初始轨道，但因为定律不变性的原因，电子会在轨道的垂直方向上失去能量，同时施加在电子上的加速度会向外辐射能量。
3. 辐射源：同步辐射器中的辐射源为电子束，其在储存环内的运动造成辐射。
加速器系统中的电子束具有极高的亮度，即电子束的强度和横向尺寸都非常小。
这使得同步辐射器所产生的辐射具有高亮度和相干性。
辐射的能量范围取决于加速器系统中的电子能量。
4. 产生辐射：同步辐射是由电子束中的加速电子发射的。
当电子通过磁场时，其速度会发生变化，产生一个横向加速度。
这个加速度使电子发射出能量，形成一个辐射波束。
辐射的频率和能量与电子的能量和磁场强度有关。
同步辐射波束辐射出的光经过系统的光学装置后，变成高能、高亮度、相干、准直、脉冲或连续的电磁辐射，如X射线或紫外线等。
总结来说，同步辐射的原理是通过加速器系统将高能量和高速度的电子，经过同步辐射器的辐射源发射出能量，形成高能、高亮度、相干、准直、脉冲或连续的电磁辐射。
这种辐射广泛应用于材料研究、生物科学、化学、物理学等众多领域，成为研究微观结构和精细材料特性的重要工具。
同步辐射光源原理
同步辐射光源原理
一、同步辐射光源的概念
同步辐射光源（synchrotron radiation sources）是一种由加速带
和放大器构成的超高速电子束在特定路径被激发出的强大的射线，它具有
非常高的能量，频谱非常宽，空间分布密度很高，多模态衍射和偏振特别
强等特点，可以提供研究物理、材料科学、生物科学以及多种前沿应用
领域的超强同步辐射。
二、同步辐射光源的工作原理
同步辐射光源通常由加速带、放大器和激发器等组成。
当高能电子束
以足够大的能量流过加速带时，会产生强大的电磁辐射。
这种电磁辐射可
以被激发器控制，可以被放大器产生更高能量水平。
随着加速带中电子束
能量的变化，辐射的波长和频谱也会发生变化，从而形成各种轻度至非常
强的同步辐射光源。
三、同步辐射光源的应用
同步辐射光源可以用于各种研究领域，其中最重要的应用之一是研究
电磁场特性。
它可以用于图像分析，可以帮助研究者理解和检测电磁场的
模式、随机性以及微观和宏观结构变化。
同时，同步辐射光源还可以用于
材料特性的评估，可以帮助研究者解决结构、物性等方面的问题。
同步辐
射光源还可以用于化学物性研究，可以帮助研究者实现高精度的物性测量，这对于了解分子结构和活性有着重要意义。
同步辐射技术及其应用
同步辐射技术及其应用一、什么是同步辐射技术同步辐射技术是一种基于电子加速器的高能粒子束与周期磁场相互作用产生的电磁辐射现象。
通过调节粒子束的能量和磁场的周期性，可以产生宽频谱、高亮度和高相干性的辐射光束。
同步辐射技术最早应用于粒子物理实验，随着科学技术的发展，逐渐在不同领域得到应用。
同步辐射光源已经成为研究材料科学、生物化学、医学和环境科学等领域的重要工具。
二、同步辐射技术的原理同步辐射技术的基本原理是利用加速器产生高能电子束，电子束通过磁场装置，使得电子在磁场中做螺旋运动。
当电子通过磁场区域时，会发生辐射现象，产生连续谱的电磁辐射。
同步辐射光束的光谱范围包括紫外线、X射线和γ射线等。
不同能量的电子束在磁场中的运动轨迹和辐射频率不同，因此可以通过调节加速器和磁场的参数来选择和控制产生的辐射光束的能量和频率。
三、同步辐射技术的应用3.1 材料科学研究同步辐射技术在材料科学研究中具有广泛的应用。
通过同步辐射光束的能量和频率的选择，可以对不同材料的结构和性质进行表征和研究。
3.1.1 表征材料结构同步辐射光束可以通过X射线衍射和X射线吸收等技术，对材料的晶格结构、晶体缺陷和界面结构等进行表征。
这些信息对于了解材料的性能和制备过程具有重要意义。
3.1.2 研究材料性质同步辐射光束可以用于研究材料的电子结构、磁性和光学性质等。
通过测量同步辐射光束与材料的相互作用，可以获取材料能带结构、电子云密度和磁矩等信息。
3.2 生物化学研究同步辐射技术在生物化学研究中也具有重要的应用价值。
通过同步辐射光束的高亮度和高相干性，可以对生物大分子的结构和功能进行研究。
3.2.1 解析生物大分子结构同步辐射光束可以通过X射线晶体学和小角散射等技术，对生物大分子的结构进行解析。
这对于理解生物大分子的功能和机制具有重要意义。
3.2.2 研究生物大分子功能同步辐射光束可以用于研究生物大分子的光生物学和光化学性质。
通过控制同步辐射光束的能量和极化状态，可以对生物大分子的光驱动和光响应过程进行研究。
同步辐射技术简介及其应用
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应用
生物科学应用： 生物大分子结构研究是同步辐射应用用户发展最快、重大成果最多的领域 蛋白质科学是当代生命科学研究的前沿，是生物技术与生物产业的源泉
凝聚态物理与材料科学： 凝聚态物理与材料科学是同步辐射应用最为广泛的领域,几乎所有的同步辐射技术方法都得到了广泛应用 X射线衍射：单晶衍射、粉末衍射、表面衍射 X射线散射：漫散射、磁散射、非弹性散射、小角散射、反射率、驻波法 SR吸收谱： XAFS、荧光谱学、MCD、光电子能谱 成像技术：X射线显微、软x射线显微、光电子显微、X射线全息(荧光全息、吸收全息)、X射线 相干衍射
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谢谢欣赏
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。
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特点
空间发散角： 常规X射线：半球面发射 同步辐射：圆锥发射
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特点
时间结构： 同步辐射具有一定的时间结构。由于电子速度接近光速，两个 辐射脉冲间隔实际是非常近的。 常规X射线为连续发射，同步辐射为脉冲发射。
分子环境科学： 在分子尺度上研究环境中污染物的形态、污染物的迁移和转化的复杂化学过程的新兴前沿学科。 目前分子环境科学科主要研究污染金属元素和放射性核素等人类活动造成的污染及其治理方法。
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应用
同步辐射的产业应用： 同步辐射具有重要应用前景的产业领域：
生物技术与制药 化工：催化剂研究 半导体工业：超微光刻工艺与检测技术 MEMS/NEMS：微纳加工
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应用
地球科学应用： 地球科学的根本目的是了解地球演变的过程，预测未来的发展，了解金属、矿石、化石燃料在地壳中的聚集 情况，这些都是与人类的生存环境和资源密切相关的。 利用高亮度同步辐射装置能分析周期表上所有稳定的或长寿命的矿物元素，可研究处于极端高温、高压条件 下物质结构、状态变化，弄清地壳深处和地幔中矿物的相变和状态方程，了解矿物的物理特性与原子尺度结构的 关系等。
同步辐射小波变换
同步辐射小波变换同步辐射小波变换是一种非常重要的信号处理技术，它在多个领域中都有广泛的应用。
本文将介绍同步辐射小波变换的原理、特点、应用以及未来发展方向。
一、同步辐射小波变换的原理同步辐射小波变换是一种基于同步辐射技术的小波变换方法。
同步辐射技术是一种利用高亮度的同步辐射光束进行研究的方法，它具有非常高的空间和时间分辨率，能够提供非常精确的信号信息。
同步辐射小波变换的原理是将信号分解成多个小波分量，每个小波分量都具有不同的频率和振幅，从而可以更好地描述信号的特征。
通过同步辐射技术，可以得到非常精确的小波系数，从而可以更好地分析信号的特征。
二、同步辐射小波变换的特点同步辐射小波变换具有以下几个特点：1. 高精度。
同步辐射小波变换利用高亮度的同步辐射光束进行研究，可以得到非常精确的小波系数，从而可以更好地分析信号的特征。
2. 高分辨率。
同步辐射小波变换具有非常高的空间和时间分辨率，可以提供非常精确的信号信息。
3. 多尺度分析。
同步辐射小波变换可以将信号分解成多个小波分量，每个小波分量都具有不同的频率和振幅，从而可以更好地描述信号的特征。
4. 应用广泛。
同步辐射小波变换在多个领域中都有广泛的应用，例如材料科学、生命科学、医学等领域。
三、同步辐射小波变换的应用同步辐射小波变换在多个领域中都有广泛的应用，以下将介绍其中的几个应用：1. 材料科学。
同步辐射小波变换可以用于研究材料的结构和性质，例如研究材料的晶体结构、表面形貌等。
2. 生命科学。
同步辐射小波变换可以用于研究生物分子的结构和功能，例如研究蛋白质的结构和功能等。
3. 医学。
同步辐射小波变换可以用于研究人体组织的结构和功能，例如研究肿瘤的形态和生长等。
4. 环境科学。
同步辐射小波变换可以用于研究环境污染物的成分和来源，例如研究空气中的颗粒物等。
四、同步辐射小波变换的未来发展方向同步辐射小波变换具有非常广阔的应用前景，以下将介绍其中的几个未来发展方向：1. 多维信号处理。
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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有最重要的地位。
另外，利用同步辐射在微电子机械系统（Micro Electronic Mechanical Systems, 缩写为MEMS）、功能材料、计算机和信息技术等高新技术领域，开展研究工作的份量也明显加重，这类工作常常被统称为同步辐射的工业应用。
本章将简要介绍同步辐射的基本原理，装置的构造及其在与发光学密切相关的一些领域中的应用。
图1 1947年发现同步辐射的电子同步加速器照片2.同步辐射原理2.1 同步辐射基本原理[1-3]1968年，世界上第一台电子储存环能量为240兆电子伏（240MeV）的专用同步辐射装置，在美国威斯康星大学建造。
据统计，全世界相继已有二十多个国家和地区，建成同步辐射装置50余台，都已投入使用，有十几台正在建设，另外，还有15台左右处于不同的设计阶段，正等待批准。
北京正负电子对撞机国家实验室的同步辐射装置(BSRF)和中国科技大学国家同步辐射实验室(NSRL)的合肥光源(HLS)分别于1989年和1991年建成并投入使用，台湾新竹同步辐射光源于1994年起对用户开放，上海光源（SSRF）也即将在上海浦东张江高科技园区建造。
几乎同于1947年，在英国曼彻斯特大学物理系，师从布莱克特教授（诺贝尔奖获得者）的中国青年物理学者朱洪元，在宇宙线研究中写成题为“论高速的带电粒子在磁场中的辐射”的论文，并在英国皇家学会会刊上发表。
这也是关于同步辐射的最早期论文。
其实，据《宋会要》记载，早在公元1054年7月，我国古代天文学家就观测到金牛座中天关星附近出现异象：“昼见如太白，芒角四出，色赤白，凡见二十三日。
”这是人类历史上第一次详细记载超新星爆发。
这颗超新星爆发后的遗迹形成今夜星空的蟹状星云（图2）。
现代天文学家确认该星云的辐射，包括红外线、可见光、紫外线和X射线的宽频谱，正是超新星爆炸产生的高能电子在星云磁场作用下产生的电磁辐射，也即同步辐射。
图2 超新星爆炸后遗迹形成的蟹状星云当高能电子在磁场中以接近光速运动时，如运动方向与磁场垂直，电子将受到与其运动方向垂直的洛仑兹力的作用而发生偏转。
按照电动力学的理论，带电粒子作加速运动时都会产生电磁辐射，因此这些高能电子会在其运行轨道的切线方向产生电磁辐射。
这种电磁辐射最早是在同步加速器上观测到的，因此就称作同步加速器辐射，简称同步辐射，或同步光。
同步辐射作为光源，其主要特点可归结为：1）亮度高，譬如X光强度可以是实验室最好的转靶X光机的一万倍甚至一百万倍以上；2）光谱连续且范围宽，可从远红外到硬X射线；3)有时间结构，一般同步辐射光脉冲的脉宽为几十皮秒量级；4)具有偏振性，在储存环轨道（即电子运行轨道）平面上同步辐射是100％线偏振的，而在储存环轨道平面的上方或下方取出的同步光则是左圆偏振或右圆偏振的；5）同步光集中在弯曲轨道的切线方向一个极小的立体角内，具有准直性；6）同步辐射的光谱可精确计算，故可用作标准去校正其它光源。
图3是世界上最大的同步辐射装置，日本的SPring-8 的同步辐射光谱亮度曲线，图中也给出了太阳辐射，转靶X光管以及医用X光管的光谱亮度曲线，以作比较。
图3 SPring-8 同步辐射光谱亮度曲[4]2.2同步辐射装置：电子储存环以电子枪，如光阴极微波电子枪作电子束源，使电子束进入直线加速器和增能器(Booster)中被加速，再通过输运线把它注入到电子储存环中。
储存环是一种超高真空的环形管道，环内安装有一系列磁铁：二极磁铁使电子束团偏转，改变运动方向（因此也被称作弯转磁铁）；四极磁铁和六极磁铁使电子束聚焦。
电子束在经过弯转磁铁时，在弯曲轨道的切线方向产生同步辐射。
另外，安装在储存环中的高频腔用以补充电子能量。
图4给出了一个电子储存环的示意图。
图4 电子储存环示意图，图中未标出四极磁铁、六极磁铁和注入系统一个同步辐射光源可选用的最短波长（最高光子能量）取决于储存环的能量和弯转磁铁的磁场强度，如合肥同步辐射光源的储存环电子能量为800MeV, 最短可用波长为0.5 nm；而日本的高辉度同步辐射装置SPring-8的储存环电子能量是8GeV, 是目前世界上能量最高的同步辐射装置，其最短可用波长可达0.01 nm（即能量高达100keV以上，参见图3）[5]。
高能物理学家在储存环上进行正负电子对撞实验的同时，发现电子因辐射而损失能量，对高能物理实验起负面的作用。
但是，非高能物理学家却发现同步加速器产生的电磁辐射是一种性能优良的光源。
于是，开始了人类历史上第一次利用同步加速器上产生的同步辐射来做非高能物理的研究工作。
这种在做高能物理研究的加速器上，同时开展同步辐射研究的工作模式，称为寄生模式或兼用模式，这就是第一代同步辐射光源。
在中国科学院高能物理所正负电子对撞机上，电子通过长为204米的直线加速器，能量达到2.2GeV，也可以在进行高能物理实验的同时,以寄生模式开展同步辐射研究。
美国威斯康星大学1968年建造的能量为240MeV的电子储存环，是世界上第一台专用同步辐射装置，也称为第二代光源。
我国建在合肥中国科技大学国家同步辐射实验室（NSRL）的同步辐射光源(也称作合肥光源，HLS)，则是我国第一台专用的同步辐射光源。
专用同步辐射光源在20世纪70年代得到了极大的发展。
作为第三代光源,其主要标志之一是高亮度或低的电子束发射度（electron beam emittance，电子束团截面尺寸与其发散度的乘积）。
电子束发射度越低，亮度就越高，通常认为电子束发射度在20纳米·弧度以下，即为第三代光源。
表1列出的是一些同步辐射装置的电子束发射度，小于20纳米·弧度的为第三代光源。
第三代光源的另一重要标志是在电子储存环的直线节上装有多个插入件，如扭摆器（Wiggler），它由正、负极周期磁铁组成，目的是局部加大磁场，使电子通过它作扭摆运动而发出的同步辐射具有更高的特征能量；波荡器（undulator）,它与扭摆器的区别是磁场较弱，但周期数多，使从不同周期得到的同步辐射，可部分相干地迭加，亮度与周期数平方成正比，使同步辐射的亮度大大提高。
因此，通过插入件获得性能更优良（如相干或部分相干的准单色光，可与激光媲美）、亮度更高的辐射,它是同步辐射装置的发展方向。
在图3中我们也可以看到扭摆器和波荡器辐射的光谱亮度曲线。
表1 一些同步辐射装置的电子束发射度同步辐射装置及所在地 电子束发射度（纳米·弧度）BSRF（北京） 390 (寄生模式) 76 (专用模式)NSRL（合肥） 166 (高亮度模式运行时为27)SRRC（台湾新竹） 19PLS（韩国浦项） 12.1ESRF（法国，Grenoble） 3.89 (1.7@100mA)APS（美国） 8.2SPring-8（日本） 5SRRF（上海，即将建造） 2.95（设计指标）依据电子储存环中电子能量的高低，储存环同步辐射装置又可分为低能、中能和高能三类。
低能同步辐射光源的电子能量在2 GeV以下，储存环周长约为100-200米，得到的同步辐射主要是真空紫外和软X射线辐射。
如HLS的电子能量在直线加速器中被加速到200 MeV后，通过输运线注入到电子储存环中，其电子储存环中共有45个电子束团（在储存环中由于自稳相作用，电子自动聚集而形成电子束团，每个电子束团包含几十亿个电子），所有电子都在周长为66米的储存环中被慢加速到800 MeV，在电子储存环的弯转磁铁处产生同步辐射，在真空紫外和软X射线区都有很强的辐射，特征波长为24 Å。
而中能机器，储存环的电子能量选择在2.5-4.0 GeV左右，储存环周长在200-400米左右，同步辐射在X射线能区有很好的性能。
BSRF的电子储存环周长240米，能量在2 GeV左右，就是这类中能同步辐射光源，其同步辐射以软X射线和部分硬X 射线为主，在真空紫外区也有很强的辐射。
中能光源的造价和运行费用都比高能同步加速器低得多，而性能也可以很好，所以现在世界各国正在建造的都是中能同步辐射加速器。
将要建造的上海光源也是一台中能光源，储存环电子能量优化为3.5 GeV,设计周长为432米。