第二讲同步辐射;横 向运动(上)
同步辐射原理 ○带电粒子在作加速运动时会辐射电磁波,并损失其能 量。高能电子在磁场中作圆周运动时,由于是在作向 心加速运动,所以会以光的形势辐射能量 o因为这种辐射首先在电子同步加速器中观察到,所以 人们称它为“同步加速器辐射”,简称为“同步辐 射”,或“同步光” Magnetic Electrons circulating Field in a storage ring Beam Collimator Synchrotron Radiation
同步辐射原理► 带电粒子在作加速运动时会辐射电磁波，并损失其能 量。高能电子在磁场中作圆周运动时，由于是在作向 心加速运动，所以会以光的形势辐射能量 因为这种辐射首先在电子同步加速器中观察到，所以 人们称它为“同步加速器辐射” ，简称为“同步辐 射” ，或“同步光
o辐射能量 当一个相对论电子作圆周运动时,它每圈辐射的能 量为: U0=8.85×103 式中E是电子的能量(单位eV);ρ是电子轨道的曲率半径(单位米)。 例如:E:0.4GeV,ρ:1.33米辐射能量U。=1.7KeV E:4.0GeV,Q:12.7米辐射能量UG=1.785MeV 总辐射功率 如果有№个电子在储存环中作回旋运动,回旋频率为f,则 总辐射功率为P=fMU 在《同步辐射光源物理引论》中,用的公式(单位不同)等效: Uo(ke v)=26.54E B, PSRS(W)=26.541E3B
辐射能量 ➢ 当一个相对论电子作圆周运动时，它每圈辐射的能 量为： ➢ 总辐射功率 • 如果有N0个电子在储存环中作回旋运动,回旋频率为f c，则 总辐射功率为Pr =f cN0U0 ➢ 在《同步辐射光源物理引论》中，用的公式（单位不同）等效： • 𝑈0 keV = 26.54𝐸 3𝐵，𝑃𝑆𝑅𝑆 W = 26.54𝐼𝐸 3𝐵 4 32 0 8.85 10 E eV E U − = 式中 是电子的能量(单位 )； 是电子轨道的曲率半径(单位米)。 例如：E：0.4GeV，ρ ：1.33米 辐射能量U0=1.7KeV E：4.0GeV，ρ ：12.7米 辐射能量U0=1.785MeV
O特征波长 4丌 入=Py 式中y是电子的相对能量y=E(me2),E为总能量,mc为电子的静止能量。 E′2 N()=786×10Jx 5(m) 式中的N(4)为光通量(即,沿电子轨道的切线方向毫弧度的水平角中 在1埃(=0.1nm)的范围内每秒发射的波长为的光子数;J为储存环中的 循环电流(单位mA);E为电子的总能量(单位Gev);p为发射点的电子 轨道的曲率半径(单位m);为特征波长;K53(m)为第二类分数阶的 修正贝塞耳函数
特征波长 ( ) ( ) ( ) ( ) 3 7 11 2 5/3 5/3 7.86 10 ( 1 1 (=0.1nm) ) mA) E ( GeV) m c c c E N J K d N J K = 式中的 为光通量 即，沿电子轨道的切线方向 毫弧度的水平角中 在 埃 的范围内每秒发射的波长为 的光子数 ； 为储存环中的 循环电流(单位 ； 为电子的总能量 单位 ； 为发射点的电子 轨道的曲率半径(单位 )； 为特征波长； 为第二类分数阶的 修正贝塞耳函数。 ( ) 3 c 2 2 0 0 4 3 E/ m c E m c − = = 式中 是电子的相对能量 ， 为总能量, 为电子的静止能量
1.3.2同步辐射特征 o超级显微镜 The Electromagnetic Spectrum Size House Cell Protein Atom 10 10 10 10 10 10 wavelength(m) Visble g Radio Waves Mcrwsaves Infrared Ute-idlet Soft X-rays Hard X-rays Gamma Rays rgy(e\ 10 10 10 10 10 103t Source Radio Microwave Light Synchrotron Radioactive Tubes Bulbs Radiation Elements
1.3.2 同步辐射特征 超级显微镜