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袁岚峰1月前
同步辐射究竟是什么同步?它能做光刻机吗? 一个放大镜,一个鹦鹉螺,一只大眼睛,这些是什么?#同步辐射 #合肥光源 #合肥先进光源 #光刻 #光刻机 答案是,这些都是同步辐射光源。顺便说一句,最近我刚刚去参观了合肥先进光源(Hefei Advanced Light Facility,简称HALF),看到了李政道先生的题字以及全景的俯视图。我惊讶地发现,它不仅是像一只眼睛,而且更像一个全宇宙最神奇的图案:太极图。 近年来,很多人都听说了同步辐射(synchrotron radiation),听说了国家在建设多个同步辐射装置。但首先的问题就是,同步辐射是什么意思? 最基本的理解是,同步辐射是一种光源。对此一个形象的比喻是“下雨天转伞”。当你旋转雨伞的时候,水滴就会从四面八方被甩出去。它们的方向是什么呢?是伞的切线方向,即垂直于半径方向,因为这就是水滴的惯性运动速度方向。 同步辐射也是这样。让电子在一个环中做圆周运动,就会有光从切线方向发出来,好比雨伞甩出的水滴。当然这只是个比喻,对此更准确的解释是,圆周运动是一种变速运动(因为速度是个矢量,既有大小也有方向,改变方向就是变速),带电粒子做变速运动就会损失能量,发出电磁辐射。 了解同步辐射是一种光源之后,很容易想到的问题是:为什么它叫做“同步”辐射?究竟是什么跟什么同步? 答案是,这其实是个历史原因,因为同步辐射最初是在同步加速器(synchrotron)上发现的,而同步辐射本身并没有什么同步可言。想要理解同步加速器是什么,就需要明白它和直线加速器(linear accelerator)、回旋加速器(cyclotron)的联系和区别。 简而言之,在直线加速器中,粒子走的是一条直线;在回旋加速器中,粒子走的是一条螺旋线;在同步加速器中,粒子走的是一个闭合轨道,由弧线段和直线段组成。为了让粒子在闭合轨道运动时始终受到加速而不是减速,就需要让粒子的旋转频率与加速电场的频率保持同步,这就是同步加速器名称的由来。
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