同步辐射应用及新光源发展.doc

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1、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，光的各种奇异现彖使人类认识了自然，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。最早研究光现彖的是我们屮国人。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。这比古希腊欧儿里徳关丁•光的反射律的记载早100多

2、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。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閘，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。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

3、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散射反射次级发射透射、折射、吸收次级发射散射化学效应辐射效应加工光电子弹性散射沉积辐射损伤光刻LIGA俄歇电子非弹性散射反应CVD萤光x・ray衍射x-ray激发加工磁散射光电子衍射应用举例同步辐射的应用范闱Z广是前所未有的，儿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.AVI1.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

4、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（PhotoelectronSpectroscopyc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、表而物理以及化学等方而，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，将起着重耍作用。PLofS-passivatedGaAs2＞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PhotonAbsorptionSpectroscopy除了研究原子、分子的振动、转动及电子能级

5、的跃迁外，借以同步辐射的可调性，己发展出一个极为重耍的分析方法：广延X射线吸收细结构EXAFSExtendedX-rayAbsorptionFineStructure,这种方法能鉴別非晶格物体或浓度甚低时，原子与周边原子间的距离（可达0.10.02）。该方法应用于生物的金属蛋白质metalloproteins^n构研究，远优丁•其他方法。吸收边absorptionedge形成的原因是由丁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丁其束缚能的能量而被游离岀來，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,

6、L,M,……等表示。XAFSforGaNPhoto-absorption-ionizationand-dissociationofMoCO6molecule4、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proteincrystallography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儿何结构难以鉴

7、定的不足。另小角散射对非单晶材料儿何结构的鉴定，更具威力。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・ResolvedSpectroscopy)研究，测定原子跃迁的儿率、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，被激发的电子将发岀萤光而回到原来的能级上。我们测量发岀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。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