辐射机制

应用于多学科
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遗留问题： 总功率的推导；以及 电子相对论性是以能量界定还是 以速度界定？
过于科普性，许多加入公式推导。
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回旋辐射与同步辐射
2013. 5. 24
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回旋辐射
角分布
目录
同步辐 射
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回旋辐射
回旋辐射：
非相对论性的带电粒子在磁场中受到洛伦兹力的作用产生的辐射。
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回旋辐射的谱分布
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回旋辐射的角分布
由于回旋辐射大部分能量集中在基频上，因此可以用基频辐射的角分布代替 整个回旋辐射的角分布。回旋辐射的角分布大体上是各向同性的，在沿着磁场的方 向辐射最强，垂直磁场的方向辐射最弱，前者强度为后者的2倍。
与可见光一样，储存环发出的同步辐射光根据观察者的角度可具有线偏
振性或圆偏振性，可用来研究样品中特定参数的取向问题。
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同步辐射的应用
同步辐射光是一个连续的波谱，从VUV到几千Kev能量的X射线均有分布，从而
为相关科学研究提供高亮度、高准直性的优质光源。对于同步辐射的应用有以下几个大
方面的应用。
意义
由于同步辐射造成的能量损失是阻碍电子同步加速器能量提高的主要因素，同时又 发现它具有宽阔的连续光谱、高度的准直性和偏振性等特点，加上高功率和高亮度，使电 子存储环成为一种性能优异的新型强光源而得到广泛应用。同步辐射又是天体物理中的一
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种重要辐射机制。
LOGO 功率
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同步辐射的谱分布 在圆轨道的情况下，同步辐射的谱分布与回旋辐射类似。
同步辐射 寿命
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合肥同步辐射加速器
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同步辐射设施构架
同步辐射 光源装置
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LOGO 同步辐射光的特点
高强度 如用X光机拍摄一幅晶体缺陷照片，通常需要7-15天的感光时间，而利用 同步辐射光源只需要十几秒或几分钟，工作效率提高了几万倍。高亮度的特性决 定了同步辐射光源可以用来做许多常规广源所无法进行的工作。 宽波谱 同步辐射从红外线、可见光、真空紫外、软X射线一直延伸到硬X射线（如 图），是目前唯一能覆盖这样宽的频谱范围又能得到高亮度的光源。利用单色器 可以随意选择所需要的波长，进行单色光的实验。
回旋辐射的偏振特性 回旋辐射在沿着磁场的方向为圆偏振，垂直磁场的方向为线偏振。其余方向 为椭圆偏振。
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LOGO 回旋辐射的轮廓
实际情况中，回旋辐射的谱线往往具有一定宽度，主要是由以下机制造成的：

谱线的自然宽度造成的辐射展宽，形状为Lorentz 谱型； 电子在回旋运动中和其他粒子相撞造成的碰撞展宽，形状为洛伦兹谱型； 电子热运动的多普勒效应导致的谱线宽度，形状为高斯谱型； 相对论效应导致不同速度的电子具有不同的质量； 辐射自吸收导致的谱线展宽； 磁场的不均匀导致的的谱线展宽。
谱线的宽度往往不是仅仅由一种机制引起的，而是由几种机制联合导致的，因此一
般情况下谱线形状既不是洛伦兹谱型也不是高斯谱型。
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同步辐射
由于重子的静止质量比电子大三个数量级以上，即使在Tev 级的质子同步加速器中， 因同步辐射造成的能量损失依然是不重要的。而对Mev 级的电子同步加速器，同步辐射已 十分显著。同步辐射使粒子在横向和纵向的振荡阻尼，并与量子起伏达到平衡态。这也是 为什么电子同步加速器中束流易于稳定和束流发射度较小且不依赖于入射束性能的原因。
高准直性
利用同步辐射光学元件引出的同步辐射广源具有高度的准直性，经过聚 焦，可大大提高光的亮度，可进行极小样品和材料中微量元素的研究。
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脉冲性 同步辐射光是由与储存环中周期运动的电子束团辐射发出的，具有纳秒 至微秒的时间脉冲结构。利用这种特性，可研究与时间有关的化学反应、物理激 发过程、生物细胞的变化等。 偏振性