同步辐射应用及新光源发展课件
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同步辐射应用概论-光源和光束线-1
同步辐射应用概论 光源和光束线（1）
董宇辉 BSRF，IHEP，CAS
讲述要点
• • • • • • 什么是同步辐射？ 同步辐射发展历程 同步辐射发光元件 同步辐射波谱 同步辐射束线 同步辐射的应用简介
光源部分
• • • • 什么是同步辐射？ 同步辐射发展历程 同步辐射发光元件 同步辐射波谱
什么是同步辐射？
世界上代表性的同步辐射装置
欧洲ESRF
美国APS
日本SPring-8
美国NSLS-II
美国LCLS
同步辐射装置示意图
Booster
储存环
部分图片来自SSRL
实验站
光束线
发光元件
同步辐射发光元件
弯转磁铁
y
q
弯转磁铁发出的同步辐射 功率密度分布
d FB dqdy
2
1.32710 ( EGev ) I Amp H 2 ( y)
• 2009年，LCLS获得了自由电子激光，之前 Cornell的ERL样机也获得成功，2012年美 国PEP-X和日本SPring-8提出衍射极限储存 环的设计概念。
• 第四代光源？
三代同步辐射光源
• 第一代是寄生在高能物理装置上的兼用装 置； • 第二代是大量放置插入件的专用光源； • 第三代是优化的低发射度的专用光源； • 第四代则是以自由电子激光、能量回收型 直线加速器、衍射极限储存环为发展方向 的新一代光源，将进一步提高发射度和亮 度，并实现光源的相干性。
弯铁发出的同步辐射两个方向偏振的归 一化强度随角度的变化
插入件
• 弯转磁铁产生的同步辐射具有一定的局限 性：于弯转磁铁在加速器中用作维持电子 束在封闭轨道上循环，其需满足一定的物 理条件，如磁场强度和弯转半径等均受到 约束，致使辐射性能受到限制。 • 单靠它来提高同步辐射的亮度，或将辐射 光谱区扩展到很宽是很困难的。
董宇辉 BSRF，IHEP，CAS
讲述要点
• • • • • • 什么是同步辐射？ 同步辐射发展历程 同步辐射发光元件 同步辐射波谱 同步辐射束线 同步辐射的应用简介
光源部分
• • • • 什么是同步辐射？ 同步辐射发展历程 同步辐射发光元件 同步辐射波谱
什么是同步辐射？
世界上代表性的同步辐射装置
欧洲ESRF
美国APS
日本SPring-8
美国NSLS-II
美国LCLS
同步辐射装置示意图
Booster
储存环
部分图片来自SSRL
实验站
光束线
发光元件
同步辐射发光元件
弯转磁铁
y
q
弯转磁铁发出的同步辐射 功率密度分布
d FB dqdy
2
1.32710 ( EGev ) I Amp H 2 ( y)
• 2009年，LCLS获得了自由电子激光，之前 Cornell的ERL样机也获得成功，2012年美 国PEP-X和日本SPring-8提出衍射极限储存 环的设计概念。
• 第四代光源？
三代同步辐射光源
• 第一代是寄生在高能物理装置上的兼用装 置； • 第二代是大量放置插入件的专用光源； • 第三代是优化的低发射度的专用光源； • 第四代则是以自由电子激光、能量回收型 直线加速器、衍射极限储存环为发展方向 的新一代光源，将进一步提高发射度和亮 度，并实现光源的相干性。
弯铁发出的同步辐射两个方向偏振的归 一化强度随角度的变化
插入件
• 弯转磁铁产生的同步辐射具有一定的局限 性：于弯转磁铁在加速器中用作维持电子 束在封闭轨道上循环，其需满足一定的物 理条件，如磁场强度和弯转半径等均受到 约束，致使辐射性能受到限制。 • 单靠它来提高同步辐射的亮度，或将辐射 光谱区扩展到很宽是很困难的。
同步辐射X射线成像及应用27页PPT
同步辐射X射线成像及应用
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
同步辐射技术及其应用ppt课件
32
透光元件(窗)
铍是常规的透光窗口材料，缺点是有剧毒。近 年来，采用人工合成金刚石薄膜，作为透光材 料，取得较为理想的效果。
反光元件(镜)
选择合适材料及合适掠入射角，可得到较大的 反射率。多层薄膜反射镜，除了改变光束的方 向外，还有滤波的作用。把反射镜作成曲面则 具有聚焦的作用。
33
聚光元件
目前常用的聚光元件有 菲涅尔波带片和毛细管 族X射线透镜等。
•••
纳米材料 复合材料 磁性材料 超导材料 ••• 材料
同步辐射技术及其应用
1
1、什么是同步辐射
同步辐射是速度接近光束的带电粒子，在 作曲线运动时，其轨道切线方向上发出的一 种电磁辐射。
同 步 辐 射
电子运行轨道
2
由于是1947年在美国通用电气公司的一台 70MeV的同步加速器中首次被观察到，故命 名为同步辐射。
3
同步辐射装置小的有一个礼堂大，大的其周 长可达两公里。这种装置的投资很大。
20
时间结构
常规X光为连续发射 同步辐射为脉冲发射 脉冲宽度ns(10-9s)- ps(10-12s) 脉冲间隔ns-ms 可作单脉冲快速时间分辨实验
21
辐射光谱
单电子同步辐射并非 单一波长，是由回转 频率为基频的高次谐 波组成。由于电子束 团中包含许多电子， 这些电子速度即能量 是有差异的，实际上 构成了一连续谱。
9
注入器
注入器是由发射电 子及给电子加速的 加速器组成，其功 能是将电子加速到 同步辐射源要求的 额定能量。然后将 电子注入到电子储 存环中。
10
加速器由直线加速器和增强加速器（同步加 速器）两部分构成。
11
电子储存环
电子储存环其作用 是让具有一定能量 的电子在其中作稳 定回转运动并发出 同步辐射。
透光元件(窗)
铍是常规的透光窗口材料，缺点是有剧毒。近 年来，采用人工合成金刚石薄膜，作为透光材 料，取得较为理想的效果。
反光元件(镜)
选择合适材料及合适掠入射角，可得到较大的 反射率。多层薄膜反射镜，除了改变光束的方 向外，还有滤波的作用。把反射镜作成曲面则 具有聚焦的作用。
33
聚光元件
目前常用的聚光元件有 菲涅尔波带片和毛细管 族X射线透镜等。
•••
纳米材料 复合材料 磁性材料 超导材料 ••• 材料
同步辐射技术及其应用
1
1、什么是同步辐射
同步辐射是速度接近光束的带电粒子，在 作曲线运动时，其轨道切线方向上发出的一 种电磁辐射。
同 步 辐 射
电子运行轨道
2
由于是1947年在美国通用电气公司的一台 70MeV的同步加速器中首次被观察到，故命 名为同步辐射。
3
同步辐射装置小的有一个礼堂大，大的其周 长可达两公里。这种装置的投资很大。
20
时间结构
常规X光为连续发射 同步辐射为脉冲发射 脉冲宽度ns(10-9s)- ps(10-12s) 脉冲间隔ns-ms 可作单脉冲快速时间分辨实验
21
辐射光谱
单电子同步辐射并非 单一波长，是由回转 频率为基频的高次谐 波组成。由于电子束 团中包含许多电子， 这些电子速度即能量 是有差异的，实际上 构成了一连续谱。
9
注入器
注入器是由发射电 子及给电子加速的 加速器组成，其功 能是将电子加速到 同步辐射源要求的 额定能量。然后将 电子注入到电子储 存环中。
10
加速器由直线加速器和增强加速器（同步加 速器）两部分构成。
11
电子储存环
电子储存环其作用 是让具有一定能量 的电子在其中作稳 定回转运动并发出 同步辐射。
《同步辐射应用基础》课件
《同步辐射应用基础》 PPT课件
本课程将介绍同步辐射的基本知识和应用。同步辐射是一种特殊的电磁辐射， 被广泛应用于材料科学、生命科学、化学以及环境科学等领域。
同步辐射的概念
定义
同步辐射是高速电子经过弯 曲磁铁时所产生的特殊的电 磁辐射。
形象描述
可以想象成一束高度聚焦的 电子光束，类似于电子显微 镜的工作原理。
2
扫描透射电子显微镜(STEM)
同步辐射可用于STEM样品中小到2nm的纳米颗粒的表征。
3
束缚态谱(BIND)
可以通过同步辐射X射线获取材料中不同原子的化学键能。
结论和展望
本次课程中我们讲述了同步辐射的基本知识、应用与实验技术，详细描述了同步辐射在材料科学 中的重要应用实例。同步辐射的应用前景广阔，会在更多的领域和学科中得到应用，推动科学技 术的发展。
同步辐射的应用领域
材料科学
同步辐射可以提供高分辨率的晶体结构、 电子结构和表面形貌等信息。
化学
同步辐射可以用于表征化学反应、反应过 中的物种和反应动力学等方面的研究。
生命科学
同步辐射可以观测到生命分子在不同状态 下的结构和功能变化，对于药物研发有重 要作用。
环境科学
同步辐射可以用于环境污染物的分析、污 染源的追溯和基础环境研究等方面。
加速器
实验站会提供一台大型的粒子加速器，用于产生高速载流子流。
光束线
实验站有多条光束线，用于将同步辐射光束聚集、选择并传输到实验区域。
探测器
同步辐射实验的数据信噪比较低，需要高灵敏度探测器进行数据采集。
同步辐射在材料科学中的应用实例
1
X光光电子谱(XPS)
可以通过同步辐射X射线将材料表面原子的能级激发到离子态，从而观察其化学 状态。
本课程将介绍同步辐射的基本知识和应用。同步辐射是一种特殊的电磁辐射， 被广泛应用于材料科学、生命科学、化学以及环境科学等领域。
同步辐射的概念
定义
同步辐射是高速电子经过弯 曲磁铁时所产生的特殊的电 磁辐射。
形象描述
可以想象成一束高度聚焦的 电子光束，类似于电子显微 镜的工作原理。
2
扫描透射电子显微镜(STEM)
同步辐射可用于STEM样品中小到2nm的纳米颗粒的表征。
3
束缚态谱(BIND)
可以通过同步辐射X射线获取材料中不同原子的化学键能。
结论和展望
本次课程中我们讲述了同步辐射的基本知识、应用与实验技术，详细描述了同步辐射在材料科学 中的重要应用实例。同步辐射的应用前景广阔，会在更多的领域和学科中得到应用，推动科学技 术的发展。
同步辐射的应用领域
材料科学
同步辐射可以提供高分辨率的晶体结构、 电子结构和表面形貌等信息。
化学
同步辐射可以用于表征化学反应、反应过 中的物种和反应动力学等方面的研究。
生命科学
同步辐射可以观测到生命分子在不同状态 下的结构和功能变化，对于药物研发有重 要作用。
环境科学
同步辐射可以用于环境污染物的分析、污 染源的追溯和基础环境研究等方面。
加速器
实验站会提供一台大型的粒子加速器，用于产生高速载流子流。
光束线
实验站有多条光束线，用于将同步辐射光束聚集、选择并传输到实验区域。
探测器
同步辐射实验的数据信噪比较低，需要高灵敏度探测器进行数据采集。
同步辐射在材料科学中的应用实例
1
X光光电子谱(XPS)
可以通过同步辐射X射线将材料表面原子的能级激发到离子态，从而观察其化学 状态。
同步辐射及其应用(讲义)
同步辐射及其应用(讲义)同步辐射因具有高亮度、光谱连续、频谱范围宽、高度偏振性、准直性好以及可用作辐射计量标准等一系列优异特性，已成为自X 光和激光诞生以来的又一种重要光源。
尤其是在真空紫外和X射线波段的性能，非其他光源可比，很多以往用普通X光和激光不能开展的研究工作，有了同步辐射光源以后才得以实现。
近几年来还发现，在红外波段同步辐射同样具有常规红外光源所无法比拟的优越特性。
同步辐射也因此在物理学、化学、生命科学和医药学、材料科学、信息科学、环境科学、地矿、力学、冶金等研究领域，以及深亚微米光刻和超微细加工等高新技术领域中得到广泛应用。
据统计，70年代以来，已有22个国家和地区，建成或正在建设同步辐射装置50余台，其中，超过40台已投入使用。
我国北京正负电子对撞机国家实验室(BEPC NL)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)分别于1989年和1991年建成并投入使用。
1．什么是同步辐射1947年，美国通用电器公司的一个研究小组首次在同步加速器上观测到高能电子在作弯曲轨道运动时会产生一种电磁辐射，称其为同步加速器辐射，简称同步辐射。
其实，据《宋会要》记载，早在公元1054年，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炸。
这颗超新星爆炸后的遗迹形成今夜星空的蟹状星云。
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，正是高能电子在星云磁场作用下产生的同步辐射。
1963年法国Orsay 建成世界上第一台电子储存环，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所产生的同步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，利用同步辐射作为光源的工作模式为寄生模式或兼用模式。
同步辐射光源及其应用
同步辐射光源 及其应用 简介高 琛2008.12.20什么是同步辐射光束线磁场 电子轨道 电子束团HLS实验站相对论电子在磁场 中转向时，沿切线 方向辐射的电磁波v aPe =e 2 c (β γ ) 4 6π ε oρ2超新星爆发及其残骸，如金牛座蟹状星云。
《宋会要》记载： (公元1054年7月，) 客星 “昼见如太白，芒角四出，色赤白，凡见二十 三日。
”22个月后，“客星没，客去之兆也。
” 黑洞吸附带电粒子经典(等时)回旋加速器注入束流高频腔经典(等时)回旋加速器弱聚焦同步加速器注入束流高频腔经典(等时)回旋加速器注入弱聚焦同步加速器弯转磁铁 四极磁铁高频腔束流轨道强聚焦电子同步加速器插入元件：产生特征 不同的同步辐射弯转磁铁：使束流轨道 弯转，产生同步辐射高频腔：补充同步 辐射损失的能量， 或者加速电子四极磁铁：类似于透镜， 约束粒子轨迹横向尺寸真空室：保持10-9torr水平 的真空度，维持束流寿命注入束流高频腔经典(等时)回旋加速器注入弱聚焦同步加速器弯转磁铁 四极磁铁高频腔束流轨道1947年，Pollack领导的科研组 在美国通用电气公司70 MeV电 子同步加速器中首次观察到“人 造”的这种辐射。
强聚焦电子同步加速器N S同步辐射电子电子轨道弯转磁铁1/γS N S S SN N S S N N S S N N N 电子轨道中轴线Undulator(波荡器)：多极干涉，频率趋同。
高亮度，准单色光。
弯铁插入件HLSN S同步辐射电子电子轨道弯转磁铁1/γS N S S SN N S S N N S S N N N 电子轨道中轴线Undulator(波荡器)：多极干涉，频率趋同。
高亮度，准单色光。
弯铁插入件Wiggler(扭摆磁铁)：强度叠加。
高功率，(一般)短波长。
HLSBEPC：第一代HLS：第二代SSRF：第三代Swiss Light Source (SLS)DIAMONDSSRCAPSESRF同步辐射光源的分代第一代：高能加速器寄生 亮度：～1012ph/s⋅mm2⋅mrad2⋅0.1%BW 第二代：专用 亮度：～1015ph/s⋅mm2⋅mrad2⋅0.1%BW 第三代：大量使用插入件 亮度：～1018ph/s⋅mm2⋅mrad2⋅0.1%BW 第四代：FEL、衍射极限环、ERL、…… 亮度：～1021ph/s⋅mm2⋅mrad2⋅0.1%BW自由电子激光原理色散段 调制段种子激光辐射段自由电子 激光输出λ电子束团密度调制(群居) 相干辐射能量调制衍射极限储存环b∆θ∆θb⋅∆θ>>λ：非相干迭加，I∝N b⋅∆θ~λ：相干迭加，I∝N2HALSERL单色亮度的重要性y u yu=y’u’=······ u’ y’I B= s·Ω·0.1%BW单色亮度的重要性y u yu=y’u’=······ u’ y’I B= s·Ω·0.1%BW表面吸附 分子内 氢转移 磁记录时间 （磁畴翻转） 电荷转移化学键的 断裂和重组1015101810211024光源亮度（ph/s·mm2·mrad2·0.1%BW）同步辐射的优点★单色亮度高 ★光谱连续、宽 ★准直性好 ★偏振 ★脉冲时间结构 ★稳定，可精确计算偏振和时间结构椭圆偏振光 线偏振光实验室发展史一期：1984~1991(计委1983.4立项) 总投资6,240万：机器建设，5条光束 线和实验站。
《同步辐射应用基础》PPT课件
E
Ek
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2
2 2 E 2
i 2 2
t 2
考虑势函数的一般表达式
i
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2
V
r,
t
态的迭加原理：如果1、2、3n描写的 都是体系可能的状态，那么它们的线性迭加描 写的也是体系可能的状态
H
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E'
H
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解此久期方程，我们可以得到f个根E’，即 f个能量的一级修正。一级微扰可以将f度简 并完全或部分消除
含时微扰与量子跃迁
体系原来处于不显含时间t的H0 的本征态上,它的包 含时间因子的本征函数系为
n
同步辐射应用领域 凝聚态物理、材料科学、原子分子物理、
生命科学、信息科学、环境科学、光化学、催 化、医学、农学、微电子、微机械
量子力学的产生
十九世纪末和二十世纪初，物理学的发
展进入了研究微观现象的新阶段，这时许多物
理现象无法用经典理论给以解释。主要有两类，
一类是光（电磁波）的量子属性问题，另一类
i
Gh
Rn
1
Gh Rn 2m
全部 Gh 端点的集合，构成该布拉维格子（正 格子）的倒格子，Gh 称为倒格矢
《同步辐射应用基础》课件
监督与考核
安全规定的
行为进行纠正和处罚。
2023
REPORTING
THANKS
感谢观看
对社会发展的影响
01
科技进步
同步辐射技术的发展将推动相关 领域的技术进步，促进科技创新 。
产业升级
02
03
人才培养
同步辐射技术的应用将带动相关 产业的发展，促进产业升级和经 济增长。
同步辐射领域的研究和应用将培 养一批高水平的科技人才，为未 来的科技发展提供人才支持。
2023
PART 05
同步辐射的安全与防护
医学影像技术
总结词
同步辐射在医学影像技术中具有重要应用，为疾病诊断和治 疗提供了高分辨率的图像。
详细描述
通过将同步辐射技术与医学影像技术相结合，可以生成人体 内部的高清晰度图像，有助于医生精确诊断病情。例如，在 肿瘤诊断和治疗中，医生可以利用同步辐射技术进行精确的 定位和监控，提高治疗效果。
其他领域
同步辐射过程中，带电粒 子的动能转换为电磁能， 释放出来。
同步辐射的特点
高亮度
同步辐射的亮度比常规光源高 多个数量级，具有极高的光子
通量密度。
宽波段
同步辐射的波段覆盖了从远红 外到硬X射线的宽广范围，可用 于多种实验研究。
准直性好
同步辐射的发射方向沿带电粒 子运动轨迹，具有良好的准直 性。
脉冲时间结构可控
同步辐射的来源
同步辐射主要来源于高能物理实验中的粒子加速器。
同步辐射的特点
同步辐射具有高亮度、宽波段、准直性好、脉冲时间 结构可控等优点。
同步辐射的产生
01
02
03
带电粒子的加速
带电粒子在磁场中受到洛 伦兹力作用，被加速到高 能状态。
同步辐射技术及其应用ppt课件
34
分光元件
把同步辐射中所包含的各种波长连续分布的电 磁波按波长分开，从而成为单色性较好的光。
偏光元件
可以对任何一束光线进行偏振态的分析，也可 以把任何一种入射光改造成所需的偏振光。
35
5、同步辐射装置的计算机控制
同步辐射是一个大科学研究系统，包括许多 功能不同的子系统，设备中的成千上万个设备 和部件的启动及关闭、这些设备和部件有关参 数的测量和调整都是无法用人工同时完成的。
9
注入器
注入器是由发射电 子及给电子加速的 加速器组成，其功 能是将电子加速到 同步辐射源要求的 额定能量。然后将 电子注入到电子储 存环中。
10
加速器由直线加速器和增强加速器（同步加 速器）两部分构成。
11
电子储存环
电子储存环其作用 是让具有一定能量 的电子在其中作稳 定回转运动并发出 同步辐射。
41
材料科学与凝聚态物理
先进材料（合金、陶瓷、纳米材料、复 合材料、激光和其他光学介质、液晶和其 它软物质、聚合物、磁性合金和化合物、 半导体、超导体等）影响到现代世界的每 一个方面；新技术的突破总是可以追溯到 对凝聚态物质基本性质的基础研究和利用 这些性质（结构、物理、化学、电学、磁 性、光学等）的应用研究。
15
插入件是由一组沿电子的轨迹周期排列的磁铁 组成的，电子进入插入件中后，由于受到磁场 的作用而偏离原轨道，故从它发射的同步辐射 的性能将发生变化。
16
电子在离开插入件时又回到原轨道。总之，插 入件是用来获得高质量同步辐射的装置，其数 量的多少与功能的强弱已成为评判同步辐射装 置优劣的标志。
17
真空系统
直线加速器、增强器、储 存环和连接管道等，都为 真空设备。
电源设备
分光元件
把同步辐射中所包含的各种波长连续分布的电 磁波按波长分开，从而成为单色性较好的光。
偏光元件
可以对任何一束光线进行偏振态的分析，也可 以把任何一种入射光改造成所需的偏振光。
35
5、同步辐射装置的计算机控制
同步辐射是一个大科学研究系统，包括许多 功能不同的子系统，设备中的成千上万个设备 和部件的启动及关闭、这些设备和部件有关参 数的测量和调整都是无法用人工同时完成的。
9
注入器
注入器是由发射电 子及给电子加速的 加速器组成，其功 能是将电子加速到 同步辐射源要求的 额定能量。然后将 电子注入到电子储 存环中。
10
加速器由直线加速器和增强加速器（同步加 速器）两部分构成。
11
电子储存环
电子储存环其作用 是让具有一定能量 的电子在其中作稳 定回转运动并发出 同步辐射。
41
材料科学与凝聚态物理
先进材料（合金、陶瓷、纳米材料、复 合材料、激光和其他光学介质、液晶和其 它软物质、聚合物、磁性合金和化合物、 半导体、超导体等）影响到现代世界的每 一个方面；新技术的突破总是可以追溯到 对凝聚态物质基本性质的基础研究和利用 这些性质（结构、物理、化学、电学、磁 性、光学等）的应用研究。
15
插入件是由一组沿电子的轨迹周期排列的磁铁 组成的，电子进入插入件中后，由于受到磁场 的作用而偏离原轨道，故从它发射的同步辐射 的性能将发生变化。
16
电子在离开插入件时又回到原轨道。总之，插 入件是用来获得高质量同步辐射的装置，其数 量的多少与功能的强弱已成为评判同步辐射装 置优劣的标志。
17
真空系统
直线加速器、增强器、储 存环和连接管道等，都为 真空设备。
电源设备
同步辐射应用及新光源发展课件 精品
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用
科学的进步与人类对光的认识紧密相关。在人类 进化的漫长岁月中，光的各种奇异现象使人类认识了 自然，也发展了自己。在这认识自然的文明史中，人 的视觉器官也达到了高度的完善，并凭借着视觉器官 和光发现了自然规律和征服自然。光在人类生活中已 不可缺少，以致于在人类历史上产生了种种与光相关 的神话故事和传说，这也促使人们对光进行多方面的 科学探索和研究并加以利用。最早研究光现象的是我 们中国人。据文字记载，我国古代伟大的物理学家墨 翟（约公元前 468-382 年）在所著的墨经上就讲到光 沿直线行进和针孔造像原理。这比古希腊欧几里德关 于光的反射律的记载早100 多年。在以后的年代里， 对光的属性不断深入研究，发现了光的各种特性，并 利用其特性发明了各种光学仪器。人们借助于这些仪 器不断扩大了人的视觉器官的功能，深化了人类对物 同步辐射应用及新光源发展 质世界的认识。
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
应用概述
同步辐射光照射在样品上会产生各种效如右图所示。利 用这些应可进行各种研究。 同步辐射光照射在样品上会产生 各种效应，如右图所示。利用这些效应可进行各种研究。
SR 散射 反射 次级发射
同步辐射应用及新光源发展
透射、折射、吸收
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
1、光电子能谱学
物体受到光源照射后所激发出来的电子称为 光电子。从这些光电子的能量及动量的分布情况， 可以了解许多物理和化学现象，这一门科学被称 为光电子能谱学（Photoelectron Spectroscopy)。 它不仅可探测固体内以及表面或界面的电子能带 结构，而且还可以探测原子与分子的电子组态以 及它们在固体表面所形成的化学结构。因此光电 子能谱学在固体物理、表面物理以及化学等方面， 如半导体物理、金属材料、磁性薄膜、化学吸附、 催化反应以及超导体等，将起着重要作用。
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用
科学的进步与人类对光的认识紧密相关。在人类 进化的漫长岁月中，光的各种奇异现象使人类认识了 自然，也发展了自己。在这认识自然的文明史中，人 的视觉器官也达到了高度的完善，并凭借着视觉器官 和光发现了自然规律和征服自然。光在人类生活中已 不可缺少，以致于在人类历史上产生了种种与光相关 的神话故事和传说，这也促使人们对光进行多方面的 科学探索和研究并加以利用。最早研究光现象的是我 们中国人。据文字记载，我国古代伟大的物理学家墨 翟（约公元前 468-382 年）在所著的墨经上就讲到光 沿直线行进和针孔造像原理。这比古希腊欧几里德关 于光的反射律的记载早100 多年。在以后的年代里， 对光的属性不断深入研究，发现了光的各种特性，并 利用其特性发明了各种光学仪器。人们借助于这些仪 器不断扩大了人的视觉器官的功能，深化了人类对物 同步辐射应用及新光源发展 质世界的认识。
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
应用概述
同步辐射光照射在样品上会产生各种效如右图所示。利 用这些应可进行各种研究。 同步辐射光照射在样品上会产生 各种效应，如右图所示。利用这些效应可进行各种研究。
SR 散射 反射 次级发射
同步辐射应用及新光源发展
透射、折射、吸收
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
1、光电子能谱学
物体受到光源照射后所激发出来的电子称为 光电子。从这些光电子的能量及动量的分布情况， 可以了解许多物理和化学现象，这一门科学被称 为光电子能谱学（Photoelectron Spectroscopy)。 它不仅可探测固体内以及表面或界面的电子能带 结构，而且还可以探测原子与分子的电子组态以 及它们在固体表面所形成的化学结构。因此光电 子能谱学在固体物理、表面物理以及化学等方面， 如半导体物理、金属材料、磁性薄膜、化学吸附、 催化反应以及超导体等，将起着重要作用。
第五讲 同步辐射应用II
Chap. 11 X-ray fluorescence element analysis
(ex.) Minamata disease (kidney of rat) ○Photon energy of X-ray fluorescence is characteristic of element. ○Applications microanalysis Hg
H. Hayashi et al., Proc. Nat. Acad. Sci. USA 97 (2000) 6264
Compton profile of Li metal
Y. Sakurai et al.
Magnetic Compton profile of Heusler’s alloy
Y. Sakurai et al.
< PEEM > < Fe – Tb – Co alloy >
Tb M4,5 Fe L2,3 Difference
B. P. Tonner et al., J. Electr. Spect. Rel. Phenom. 78 (1996) 13.
Infrared microscope
-Schwarzschild type-
Muscle filament of rabbit (N. Watanabe et.al.)
Kirkpatric-Baez objective
Spherical mirror
Beamline of X-ray microbeam fluorescence analysis
N. Gao et. al.
T. Takahashi
Schematic of infrared beamline
(ex.) Minamata disease (kidney of rat) ○Photon energy of X-ray fluorescence is characteristic of element. ○Applications microanalysis Hg
H. Hayashi et al., Proc. Nat. Acad. Sci. USA 97 (2000) 6264
Compton profile of Li metal
Y. Sakurai et al.
Magnetic Compton profile of Heusler’s alloy
Y. Sakurai et al.
< PEEM > < Fe – Tb – Co alloy >
Tb M4,5 Fe L2,3 Difference
B. P. Tonner et al., J. Electr. Spect. Rel. Phenom. 78 (1996) 13.
Infrared microscope
-Schwarzschild type-
Muscle filament of rabbit (N. Watanabe et.al.)
Kirkpatric-Baez objective
Spherical mirror
Beamline of X-ray microbeam fluorescence analysis
N. Gao et. al.
T. Takahashi
Schematic of infrared beamline
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同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
7、研究燃烧与火焰
燃烧在日常生活、交通运输及工业生产中随处可见。在世界能 源消耗的总量中，燃烧提供了约90%的能源，然而燃烧也会带 来环境污染，燃烧与大气污染息息相关。因此，对燃烧开展实 验及理论研究，提出相关理论模型和机理，将有利于提高能源 利用效率、节约能源、降低燃烧产生的大气污染，为实际应用 提供理论的依据。
对光的属性不断深入研究，发现了光的各种特性，并
利用其特性发明了各种光学仪器。人们借助于这些仪
器不断扩大了人的视觉器官的功能，深化了人类对物
质世界的认识。
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
为了更广泛、深入地 认识自然，人们已意识到 自然光源限制了认识范围 ，迫使人们发明或发现新 的光源，如各种灯、弧光 光源、激光以及同步辐射 光源等。这些光源的诞生 ，使人们的认识不断扩大 ，小至基本粒子大至宇宙 。每一种新的光源的出现 ，不但开拓了新的研究领 域，而且还导致重大的发 现。右图是不同方法产生 的辐射（电磁波辐射）所 对应的可观测的物体简表 。
另还有专门同为步超辐射大应用规及新模光源集发成展 电路生产等工 业用的小型同步辐射装置，如AURARA。
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
右图是不同光源产生的辐射光 的波长范围，下图是Spring-8 的谱图，若再提高亮度怎么办
？
同步辐射应用及新光源发展
不可缺少，以致于在人类历史上产生了种种与光相关
的神话故事和传说，这也促使人们对光进行多方面的
科学探索和研究并加以利用。最早研究光现象的是我
们中国人。据文字记载，我国古代伟大的物理学家墨
翟（约公元前468-382年）在所著的墨经上就讲到光
沿直线行进和针孔造像原理。这比古希腊欧几里德关
于光的反射律的记载早100 多年。在以后的年代里，
光电子 弹性散射 沉积
俄歇电子 非弹性散射 反应
萤光
x-ray衍射
磁散射
光电子衍射
辐射效应 辐射损伤
x-ray
加工 光刻LIGA
CVD 激发加工
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
应用举例
同步辐射的应用范围之广是前所未有的， 几乎所有的现代科学领域都可以利用它进行 研究。如她在物理学、化学、生物学、材料 科学、医学、农学、微机械和电子工业等有 着广泛的应用。这里仅选其一部分内容向大 家介绍。 SR-02.AVI
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
PL of S-passivated GaAs
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
2、光吸收能谱学
从光的反射与透射来计算光吸收时的光吸收能谱学 (Photon Absorption Spectroscopy)除了研究原子、分子 的振动、转动及电子能级的跃迁外，借以同步辐射的可调 性，已发展出一个极为重要的分析方法：广延X射线吸收精 细 结 构 EXAFS (Extended X-ray Absorption Fine Structure)，这种方法能鉴别非晶格物体或浓度甚低时，原 子与周边原子间的距离（精度可达0.1~0.02Ǻ）。该方法应 用于生物的金属蛋白质(metalloproteins)结构研究，远优 于其他方法。吸收边(absorption edge)形成的原因是由于 SR光源的波长(能量)通过单色仪逐渐精细地调到某一特定 波长时，样品原子中某一特定能级的电子因获得高于其束 缚能的能量而被游离出来，而且会吸收大量的照射光源， 这就是吸收边缘，通常以电子壳层K，L，M，……等表示。
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
XAFS for GaN
同步辐射应用及新光源发展
3、同步X辐－射应R用A及Y新光心源血发展管照相术
(Coronary Angiography)
利用X-Ray血管照影可以观察心脏血管阻塞情 形。普通X-光源强度较弱。需把注射碘的导管直接 导入到心脏，病人较痛苦，而其注射的碘较多，具 有一定的危险性。若用同步辐射观察，只需将少量 的碘注射到血液中，用不同的波长的两束同步辐射 光（一束光的能量略高于碘的吸收边的能量 （33.3keV），另一束光略低于吸收边的能量）照 射心脏，它们经过心脏后，因软组织和骨骼对两束 光的吸收是一样的，但碘对较高能量的光吸收较多， 因此在图象处理系统中得到的图象是不一样的，再 利用图象减除技术，便可得到清晰的心脏动脉及其 它血管的影象。所得图象的时间仅几秒针，病人不 会感到不适之处。
燃烧化学的研究已经有150年历史，尽管全世界数以千计的科 学家依然在此领域努力，但直到同步辐射光电离质谱技术应用 于火焰研究，才使碳氢化合物燃烧过程中的中间体－烯醇的发 现成为现实。研究证明不完全氧化在碳氢化合物氧化机理的应 用中占有很重要的地位，像燃料电池中发生的气相化学反应主 要就是不完全氧化过程，而不完全氧化的产物是现今大气污染 物的主要来源之一。
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用
科学的进步与人类对光的认识紧密相关。在人类
进化的漫长岁月中，光的各种奇异现象使人类认识了
自然，也发展了自己。在这认识自然的文明史中，人
的视觉器官也达到了高度的完善，并凭借着视觉器官
和光发现了自然规律和征服自然。光在人类生活中已
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
6、时间分辨光谱学
利用同步辐射光的时间结构可进行 时间分辨光谱学（Time-Resolved Spectroscopy）研究，测定原子跃迁的 几率、各种激发态的半衰期或生物形体随 时间的变化。原子分子或固体吸收同步光 后被激发，经过一段时间，被激发的电子 将发出萤光而回到原来的能级上。我们测 量发出的萤光以及它同同步光的时间差可 得到随时间变化的发光光谱。
同步辐射应用及新光源发展
成功地在室温、空同气步环辐境射应下用对及运新光用源化发学展法制造的“几何明星” 凹陷Escher型硫化铜十四面体微晶进行了三维成像，直观地 揭示了该凹陷Escher型微晶由四个相同的六角形的板通过相 互交叉构筑成具有14个腔洞（其中包括6个正方形和8个三角 形）的结构。与透视电子显微镜和扫描电子显微镜相比，X射 线纳米三维成像技术具有更直观解析复杂形态纳米结构的优点。
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
5、X－RAY显微术
X-Ray显微术（X-Ray microscopy）是利用X-光（软 X-光）透过物质时产生的萤光、电子时形成的影像。由于不 同元素所产生的结果不同，调整波长可使不同元素在复杂的 成分中突显出来。如将细胞置于X-光底片上，然后用同步辐 射光照射，因为X-光透过不同的细胞部位，其被吸收的程度 不同，该底片经处理后，其结果如同细胞的浮雕。X-Ray显 微术所得的结果并不是细胞本身的照片而是细胞吸收X-光的 部位的图案。使用此方法的优点在于所需暴光时间短（秒量 级），大大减少了样品被光源损坏的可能性，另一特点是可 将照射光波长调到20埃~50埃范围内（即所谓水窗口），因 此可将活体细胞置于水中，我们将得到活体细胞的信息。此 外，此类实验在大气中或氦气中进行，这是电子显微镜不能 办到的。
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
国内首个256位分子存储器电路的研制成功，为我国分子电路的高集成度、
高速度和低功耗的实现奠定了重要基础,有力推动了我国分子电子学的发展。
左图为二次掩膜照片，右图为分子存储器的下电极照片，均采用X射线
曝光得到
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
4、X－RAY 衍射
利用X－RAY衍射来探测晶体中原子的排列， 是一项业经证明且被广泛应用的技术。X-光光 波经晶体中各个原子散射后，产生不同强度的 干涉光点，它们在底片上形成复杂的图案，根 据这些图案不仅可了解物质的结晶情形，而且 因同步辐射光的强度和波长可调，可将研究领 域 拓 展 到 肌 肉 纤 维 和 蛋 白 质 晶 体 学 (protein crystallography)等。特别是在某些特定频率 下所发生的不规则散射现象，常能补充其他方 法对几何结构难以鉴定的不足。另小角散射对 非单晶材料几何结构的鉴定， 更具威力。
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
C6H6/O2火焰中产生的C5H5自由基的光电离效率谱
同步辐射应用及新光源发展
8、软X－RAY光刻
软 X- 射 线 光 刻 （ Soft-X-ray Lithography）用于亚微米尺度的加工，超 大规模集成电路的制造、微型机械、微型 元件的加工等。
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
1、光电子能谱学
物体受到光源照射后所激发出来的电子称为 光电子。从这些光电子的能量及动量的分布情况 ，可以了解许多物理和化学现象，这一门科学被 称 为 光 电 子 能 谱 学 （ Photoelectron Spectroscopy)。它不仅可探测固体内以及表面或 界面的电子能带结构，而且还可以探测原子与分 子的电子组态以及它们在固体表面所形成的化学 结构。因此光电子能谱学在固体物理、表面物理 以及化学等方面，如半导体物理、金属材料、磁 性薄膜、化学吸附、催化反应以及超导体等，将 起着重要作用。
同步辐射应用及新光源发展
7、研究燃烧与火焰
燃烧在日常生活、交通运输及工业生产中随处可见。在世界能 源消耗的总量中，燃烧提供了约90%的能源，然而燃烧也会带 来环境污染，燃烧与大气污染息息相关。因此，对燃烧开展实 验及理论研究，提出相关理论模型和机理，将有利于提高能源 利用效率、节约能源、降低燃烧产生的大气污染，为实际应用 提供理论的依据。
对光的属性不断深入研究，发现了光的各种特性，并
利用其特性发明了各种光学仪器。人们借助于这些仪
器不断扩大了人的视觉器官的功能，深化了人类对物
质世界的认识。
同步辐射应用及新光源发展
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为了更广泛、深入地 认识自然，人们已意识到 自然光源限制了认识范围 ，迫使人们发明或发现新 的光源，如各种灯、弧光 光源、激光以及同步辐射 光源等。这些光源的诞生 ，使人们的认识不断扩大 ，小至基本粒子大至宇宙 。每一种新的光源的出现 ，不但开拓了新的研究领 域，而且还导致重大的发 现。右图是不同方法产生 的辐射（电磁波辐射）所 对应的可观测的物体简表 。
另还有专门同为步超辐射大应用规及新模光源集发成展 电路生产等工 业用的小型同步辐射装置，如AURARA。
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
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右图是不同光源产生的辐射光 的波长范围，下图是Spring-8 的谱图，若再提高亮度怎么办
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同步辐射应用及新光源发展
不可缺少，以致于在人类历史上产生了种种与光相关
的神话故事和传说，这也促使人们对光进行多方面的
科学探索和研究并加以利用。最早研究光现象的是我
们中国人。据文字记载，我国古代伟大的物理学家墨
翟（约公元前468-382年）在所著的墨经上就讲到光
沿直线行进和针孔造像原理。这比古希腊欧几里德关
于光的反射律的记载早100 多年。在以后的年代里，
光电子 弹性散射 沉积
俄歇电子 非弹性散射 反应
萤光
x-ray衍射
磁散射
光电子衍射
辐射效应 辐射损伤
x-ray
加工 光刻LIGA
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同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
应用举例
同步辐射的应用范围之广是前所未有的， 几乎所有的现代科学领域都可以利用它进行 研究。如她在物理学、化学、生物学、材料 科学、医学、农学、微机械和电子工业等有 着广泛的应用。这里仅选其一部分内容向大 家介绍。 SR-02.AVI
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
PL of S-passivated GaAs
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
2、光吸收能谱学
从光的反射与透射来计算光吸收时的光吸收能谱学 (Photon Absorption Spectroscopy)除了研究原子、分子 的振动、转动及电子能级的跃迁外，借以同步辐射的可调 性，已发展出一个极为重要的分析方法：广延X射线吸收精 细 结 构 EXAFS (Extended X-ray Absorption Fine Structure)，这种方法能鉴别非晶格物体或浓度甚低时，原 子与周边原子间的距离（精度可达0.1~0.02Ǻ）。该方法应 用于生物的金属蛋白质(metalloproteins)结构研究，远优 于其他方法。吸收边(absorption edge)形成的原因是由于 SR光源的波长(能量)通过单色仪逐渐精细地调到某一特定 波长时，样品原子中某一特定能级的电子因获得高于其束 缚能的能量而被游离出来，而且会吸收大量的照射光源， 这就是吸收边缘，通常以电子壳层K，L，M，……等表示。
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3、同步X辐－射应R用A及Y新光心源血发展管照相术
(Coronary Angiography)
利用X-Ray血管照影可以观察心脏血管阻塞情 形。普通X-光源强度较弱。需把注射碘的导管直接 导入到心脏，病人较痛苦，而其注射的碘较多，具 有一定的危险性。若用同步辐射观察，只需将少量 的碘注射到血液中，用不同的波长的两束同步辐射 光（一束光的能量略高于碘的吸收边的能量 （33.3keV），另一束光略低于吸收边的能量）照 射心脏，它们经过心脏后，因软组织和骨骼对两束 光的吸收是一样的，但碘对较高能量的光吸收较多， 因此在图象处理系统中得到的图象是不一样的，再 利用图象减除技术，便可得到清晰的心脏动脉及其 它血管的影象。所得图象的时间仅几秒针，病人不 会感到不适之处。
燃烧化学的研究已经有150年历史，尽管全世界数以千计的科 学家依然在此领域努力，但直到同步辐射光电离质谱技术应用 于火焰研究，才使碳氢化合物燃烧过程中的中间体－烯醇的发 现成为现实。研究证明不完全氧化在碳氢化合物氧化机理的应 用中占有很重要的地位，像燃料电池中发生的气相化学反应主 要就是不完全氧化过程，而不完全氧化的产物是现今大气污染 物的主要来源之一。
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用
科学的进步与人类对光的认识紧密相关。在人类
进化的漫长岁月中，光的各种奇异现象使人类认识了
自然，也发展了自己。在这认识自然的文明史中，人
的视觉器官也达到了高度的完善，并凭借着视觉器官
和光发现了自然规律和征服自然。光在人类生活中已
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
6、时间分辨光谱学
利用同步辐射光的时间结构可进行 时间分辨光谱学（Time-Resolved Spectroscopy）研究，测定原子跃迁的 几率、各种激发态的半衰期或生物形体随 时间的变化。原子分子或固体吸收同步光 后被激发，经过一段时间，被激发的电子 将发出萤光而回到原来的能级上。我们测 量发出的萤光以及它同同步光的时间差可 得到随时间变化的发光光谱。
同步辐射应用及新光源发展
成功地在室温、空同气步环辐境射应下用对及运新光用源化发学展法制造的“几何明星” 凹陷Escher型硫化铜十四面体微晶进行了三维成像，直观地 揭示了该凹陷Escher型微晶由四个相同的六角形的板通过相 互交叉构筑成具有14个腔洞（其中包括6个正方形和8个三角 形）的结构。与透视电子显微镜和扫描电子显微镜相比，X射 线纳米三维成像技术具有更直观解析复杂形态纳米结构的优点。
同步辐射应用及新光源发展
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同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
5、X－RAY显微术
X-Ray显微术（X-Ray microscopy）是利用X-光（软 X-光）透过物质时产生的萤光、电子时形成的影像。由于不 同元素所产生的结果不同，调整波长可使不同元素在复杂的 成分中突显出来。如将细胞置于X-光底片上，然后用同步辐 射光照射，因为X-光透过不同的细胞部位，其被吸收的程度 不同，该底片经处理后，其结果如同细胞的浮雕。X-Ray显 微术所得的结果并不是细胞本身的照片而是细胞吸收X-光的 部位的图案。使用此方法的优点在于所需暴光时间短（秒量 级），大大减少了样品被光源损坏的可能性，另一特点是可 将照射光波长调到20埃~50埃范围内（即所谓水窗口），因 此可将活体细胞置于水中，我们将得到活体细胞的信息。此 外，此类实验在大气中或氦气中进行，这是电子显微镜不能 办到的。
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同步辐射应用及新光源发展
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高速度和低功耗的实现奠定了重要基础,有力推动了我国分子电子学的发展。
左图为二次掩膜照片，右图为分子存储器的下电极照片，均采用X射线
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同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
4、X－RAY 衍射
利用X－RAY衍射来探测晶体中原子的排列， 是一项业经证明且被广泛应用的技术。X-光光 波经晶体中各个原子散射后，产生不同强度的 干涉光点，它们在底片上形成复杂的图案，根 据这些图案不仅可了解物质的结晶情形，而且 因同步辐射光的强度和波长可调，可将研究领 域 拓 展 到 肌 肉 纤 维 和 蛋 白 质 晶 体 学 (protein crystallography)等。特别是在某些特定频率 下所发生的不规则散射现象，常能补充其他方 法对几何结构难以鉴定的不足。另小角散射对 非单晶材料几何结构的鉴定， 更具威力。
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8、软X－RAY光刻
软 X- 射 线 光 刻 （ Soft-X-ray Lithography）用于亚微米尺度的加工，超 大规模集成电路的制造、微型机械、微型 元件的加工等。
同步辐射应用及新光源发展
同步辐射应用及新光源发展
1、光电子能谱学
物体受到光源照射后所激发出来的电子称为 光电子。从这些光电子的能量及动量的分布情况 ，可以了解许多物理和化学现象，这一门科学被 称 为 光 电 子 能 谱 学 （ Photoelectron Spectroscopy)。它不仅可探测固体内以及表面或 界面的电子能带结构，而且还可以探测原子与分 子的电子组态以及它们在固体表面所形成的化学 结构。因此光电子能谱学在固体物理、表面物理 以及化学等方面，如半导体物理、金属材料、磁 性薄膜、化学吸附、催化反应以及超导体等，将 起着重要作用。