推荐-同步辐射应用及新光源发展课件 精品 精品

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。
辐射效应 辐射损伤
x-ray
加工 光刻LIGA
CVD 激发加工
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
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 质世界的认识。
XAFS for GaN
3、X－RAY心血管照相术
(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。
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。
SRቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
散射
反射
次级发射
透射、折射、吸收
次级发射 散射 化学效应
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
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。
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。
PL of S-passivated GaAs
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。
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。