同步辐射X射线荧光光谱国内外研究进展

同步辐射光源是带电粒子在加速器储存环中以接近光速的速度运动时,沿轨道切线方向发射出的辐射,同步辐射X射线荧光分析(SR-XRF)是以同步辐射X射线作为激发光源的X荧光光谱分析技术.同步辐射X射线荧光分析包括了用于微区及微量元素分析的同步辐射XRF、用于表面及薄膜分析的同步辐射全反射X射线荧光(SR-TXRF)以及用于三...     

奇异吸积态的微类星体——M81 ULS1

微类星体拥有与类星体相似的相对论喷流现象,如果喷流的物质为重子,则在光谱中表现为红移和蓝移的发射线。经典的理论和以往的观测表明,对于辐射出超软X射线的天体,相对论喷流是无法产生的。文章作者在M81旋涡星系超软极亮X射线源(M81 ULS1)的光谱中,发现了蓝移的宽Hα发射线,其速度约为0.17倍的光速,这是相对论喷流的有力证据,也证认了M81 ULS1是一个微类星体。然而,它的相对论喷流不可能起源于白矮星,这与M81 ULS1的超软X射线光谱相矛盾。作者还发现超软极亮X射线源中的相对论喷流,可以被最新的处于超爱丁顿吸积的黑洞模型所解释。     

极端星系之谜

 位于武仙星座(见图1)“英雄赫剌克勒斯两肩之间”的蓝色星系“小耗子”马卡良501①在1997年的一夜之间被发现成为一个“巨人”。先是在1992年,康普顿γ射线天文台捕获到来自马卡良421星系的高能γ射线。天体物理学家认为此射线来源于星系射出的喷流中的超高速粒子:当电子和质子围绕着喷流的强磁场做旋转运动时,既能发射出同步加速辐射,也能与普通的光子碰撞,使光子获得超高能量成为高能γ射线。这种其喷流径直射至地球的活动星系被称为耀变体(Blazar)。     

Mkn 501 X射线和TeV射线准周期震荡的可能机制

我们提出了对流占主导的吸积流（ADAF）盘的辐射线是Mkn 501中从X射线到Tevγ射线的源光子；而且此盘的不稳定性可以解释Mkn 501中在X射线和Tevγ射线光变曲线23天的准周期光变。在这个模型中,光学到X射线辐射进入喷流，后由于喷流内相对论电子的作用而转化成高能光子。在这个过程中，发生在ADAF盘中的不稳定性导致源光子的准周期变化，从而导致了X射线和γ射线的变化。     

软X射线-真空紫外波段光谱光源研究

介绍长春光学精密机械与物理研究所进行的软X射线-真空紫外波段光谱光源研究工作。研制成功的壁稳氩弧光源光谱辐射稳定性和重复性达±0.3%,可作标准辐射源,用于真空紫外波段仪器光谱强度绝对辐射定标。研制成功的潘宁(Penning)光源、双等离子体光源和空心阴极光源,可以覆盖从十几个nm至几十nm波段范围,光谱辐射稳定性和重复性达±1.0%,提供不同工作气体在该波段的原子和离子线谱,用于光谱仪器的波长定标。所研制的激光等离子体光源,尤其是近期研制成功的无污染微液滴喷射靶激光等离子体光源,可以提供较高亮度的软X射线辐射,13.0 nm处激光-软X射线转换效率达0.75%／2π·sr／2%带宽,适合于光刻和该波段辐射计量研究。     

超亮X射线源与中等质量黑洞

超亮X射线源是在邻近星系中发现的一类特殊的辐射X射线的天体.它们类似银河系中的黑洞双星,但却具有更高的亮度,因此可能包含更高质量的黑洞.即所谓的中等质量黑洞.中等质量黑洞并不像恒星级质量黑洞一样,可以是大质量恒星演化未期核塌缩的产物,因此在天体物理中具有重要意义.文章描述了超亮X射线源的一些基本性质,综述了近年来对这些源多波段观测的重要结果,以及这些结果对这些天体本质的暗示.     

双活动星系核寄主星系的光谱合成分析

星系并合会产生不同尺度距离的星系对甚至双活动星系核,同时在过程中会触发星暴以及超大质量黑洞的活动。在光谱上,当两个星系并合到kpc尺度时,其两个核的相互绕转在总光谱上会表现出窄线双峰谱线轮廓。以这个观测特性为起点,从郭守敬望远镜巡天的第四次释放数据(LAMOST DR4)中系统的搜寻带有窄发射线双峰特征的双AGN候选体。AGN的发射线光谱轮廓由发射线的若干种不同的动力学成分构成,主要可以分为三类,窄线成分(Hβ,[OⅢ], Hαand [NⅡ]),[OⅢ]的线翼、以及宽的Balmer发射线。基于LAMOST DR4河外光谱数据,应用了一套搜寻流程,在初始筛选(涉及到发射线的信噪比、等值宽度和红移)及目视检查挑选之后,通过建立的多高斯拟合模型挑选出在发射线的流量、半高全宽、窄线双峰之间速度分离程度等一系列参数上符合我们限制要求的样本,并借助于Baldwin-Phillips-Terlevich (BPT)图来鉴别每个成分的来源,确定出了28个双AGN候选体。为了获取更准确的星族成分并发现这类双AGN候选体样本的共有特性,对28个双AGN候选体的光谱流量用一个低阶多项式重新进行了修正并采用传统的统一插值和中值方法对其进行合并得到一条高信噪比光谱,并以目前已有的来源于LAMOST星系光谱数据的Ⅱ型AGN(单AGN)的复合光谱作为对照样本,采用STARLIGHT软件分别拟合了合并的双AGN和对照的单AGN的光学光谱中的吸收线和连续谱。通过研究它们的星族特性及两者间的异同,发现与单AGN复合谱相比,双AGN候选体样本的合并谱具有更多中等年龄及老年星族的贡献,反映出更剧烈的中心黑洞。在金属丰度方面,单AGN的主导星族为太阳金属丰度的星族Z_⊙,而双AGN候选体合并谱中贡献较多的星族为亚太阳金属丰度星族0.2 Z_⊙和富金属丰度星族2.5 Z_⊙,表现出了差异性特征,也预示着这类样本中恒星形成历史更加复杂,呈现出了多样化。在幂律谱成分贡献方面在单、双AGN中老年星族都贡献了其大部分质量,但单AGN复合谱中幂律成分占比为8.2%,明显高于双AGN候选体合并谱中幂律成分的贡献。     

探索物质世界的利器——同步辐射

当近光速的带电粒子在磁场中转向时,沿运动轨迹的切线方向将会发出很窄的电磁辐射,这种高亮度的"光"称为同步辐射.同步辐射的波段范围从THz到远红外/红外,一直扩展到X射线/γ射线,其卓越的性能已经成为探索物质世界强有力的工具,在物理、化学、材料科学、生命科学、医学、纳米科技等领域获得了广泛的应用.本文就同步辐射的发光机制、特点及其应用作了简单的介绍,并结合我们课题组的两个研究实例展示了同步辐射的巨大潜力.     

X射线激光研究的进展

 一、大放异彩的X射线激光 自从1960年第一台激光器问世以来,科学家们一直在寻求能工作在X射线波段的激光器。根据现有的认识,X射线激光具有X射线源所没有的许多特点: 1.亮度（光子/脉冲/立体角）比同步辐射高,6个量级,比激光等离子体X射线源高4个量级。 2.单色性优于所有X射线源。 3.相干性可以用来产生原子尺度的全息图象。 4.高时间分辨率(10^-12s),可以用来观察1ps(10^-12s)内的原子距离的运动,可用于击波阵面运动的观测,位错运动的衍射实验。 5.用它来进行光刻,线宽可达20nm(10^-9m)。 6.用它的干涉效应,可以制成大面积的线宽和间隔小于100nm的光栅。     

真空紫外和软X线波段成像探测器

一、引 言 随着科学技术的发展,人类的观测范围从可见光扩展到红外、紫外和软X射线波段.例如,宇宙空间在在着大量紫外、X射线辐射源——恒星、河外星系、类星体等.通过对这些天体的研究,有助于了解天体的演化过程.由于地球大气的的吸收,这些紫外、X射线达不到地面,限制了人类对这些天体的了解.随着空间技术的发展,可以在地球大气层外探测来自天体的辐射,这就把人类的认识延伸到距离远达80亿光年的地方.而对紫外、软X射线敏感的高性能探测器,是实现这种观测的关键.又如在研究核聚变时,高温等离子体辐射的真空紫外和软X射线,能给出等离子体…     

高超声速飞行目标尾焰红外辐射测量

为了研究超高声速飞行器发动机尾焰喷射高温高速气流的辐射特性,对尾焰成分CO₂及H₂O分子在4.3和2.7 μm大气窗口红外辐射波段进行了测量.利用高温燃气激波风洞模拟产生超高声速飞行器尾焰喷流,喷流速度M=5.5.实验中选用单元型InSb红外探测器,并利用黑体进行原位定标.测量距离为0.7 m,采用单透镜成像加光阑的方法收集光信号.实验中分别沿喷流方向喷流垂直方向进行了多点测量,通过定标结果反演得到尾焰在4.3和2.7 μm分别沿喷流方向和喷流垂直方向的光谱辐亮度和波段辐亮度分布,测量结果表明4.3 μm辐射强度及稳定性均高于2.7 μm.      

一种紧凑型激光同步辐射光源的初步设计及应用前景

 激光与相对论电子束的康普顿散射可产生高亮度、超短脉冲、辐射波长可调、峰值亮度高的准单色、极化X射线。这是一种新型的激光同步辐射光源，以其造价低、小型紧凑等特点受到人们的重视，成为当前研究的热点。介绍了激光同步辐射光源的性质和特点，对利用北京大学超导加速器装置的电子束产生激光同步辐射进行了初步计算和设计，该波段X射线显示出了诱人的应用前景。     

同步辐射X射线光源在高压科学研究中的应用

同步辐射X射线光源已经成功地应用到高压科学研究的诸多领域.文章简要回顾了同步辐射高压技术的发展历史,简要介绍了同步辐射X射线衍射技术在高压状态方程、强关联体系、地球内部物质以及早期生命起源等研究中的应用.介绍了同步辐射X射线光谱技术(包括晶格振动声子谱的测量)在高压研究中的应用,此外,还介绍了时间分辨的同步辐射技术在冲击压缩研究中的应用,最后展望了未来先进光源应用于高压科学研究的前景.     

高能电子在强激光场中的同步辐射获得超短X射线脉冲

 研究了逆流相对论高能电子与强激光脉冲相互作用的同步辐射过程,当电子具有合适的初速度且传播方向与激光的传播方向相反时,电子在激光脉冲中心作圆周运动。由于电子的运动半径比传统同步辐射环中电子的运动半径小几个数量级,因此电子的辐射能量大大增加。研究发现此过程可以获得阿秒和泽秒X射线脉冲;同时发现随着入射电子初能量的增加和激光能量的增强,获得X射线脉冲脉宽越来越短,强度越来越大。这使得激光同步辐射可以成为一种强大的短波长短脉宽的辐射光源。     

微类星体发出极高能伽马射线喷流

 微类星体是具有两股相似射电喷流的双星系统,它们与类星体的射电喷流类似,只是规模要小一些。喷流的射线来源于强磁场中以相对论速度运动的粒子,不过目前对这些喷流的成分却知之甚少。西班牙、德国、意大利、阿根廷、芬兰、瑞典、英国和亚美尼亚的几位科学家在《科学》杂志上介绍,他们用MAGIC望远镜(MajorAtmosphericGammarayImagingCherenkovtelescope)观察了从微类星体发出的高能伽马射线(大于100GeV)每月变化情况。对比伽马射线与无线电波、X射线的变化状态表明,伽马射线峰值的出现时间不是在两颗星距离最近的时候,这说明喷发过程中两颗星的轨道被巨大作用力所调节。     

小鼠肺同步辐射X-射线相衬成像实验研究

同步辐射相衬X射线成像技术的密度敏感性是普通吸收X射线成像技术的1000倍左右,因而它在研究软组织内部结构时具有很大潜力.本课题组采用同步辐射相衬X射线成像观察正常小鼠肺,可见清晰的支气管树和重叠肺泡形成的衬度影像,分辨率可达20μm左右.结果表明,同步辐射相衬X射线成像技术有可能检测到普通X射线成像技术无法检测到的肺部微小病变,并进一步分析病变的细微结构.     

合肥光源的衍射光栅制备技术

正衍射光栅是合肥光源光束线中重要的分光元件。本文介绍伴随合肥光源而发展起来的衍射光学元件精密加工实验室衍射光栅制备技术及相关工作进展。一、引言合肥同步辐射装置是工作在真空紫外-软X射线波段的连续光源。在真空紫外-软X射线波段通常使用光栅单色器分光,将所需的单色光从同步辐射光源中分离出来。衍射光栅是合肥光源重要的色散元件。国家同步辐射实验室成立了光学组,并逐步发展成现在的衍射光学元件精密加工实验室,     

基于激光等离子体的X/γ辐射研究进展

随着激光技术的不断发展,激光功率突破10 PW量级,激光与物质相互作用进入近量子电动力学（QED）范畴。从弱相对论激光到相对论激光再到强相对论激光,激光场与物质的耦合可以产生能量从keV到MeV甚至GeV的X/γ射线。这些辐射具有通量大、亮度高、能量高和脉宽短等特点,在核物理、高能量密度物理、天体物理等基础研究以及材料科学、成像、医学等领域具有广泛应用前景。系统梳理了近年来相对论强激光与气体、近临界密度等离子体及固体靶相互作用,通过诸如同步辐射、betatron和类betatron辐射、Thomson散射和非线性Compton散射过程等产生高能X/γ射线的最新研究进展,总结了各种方案产生的X/γ射线的品质因子和潜在应用,并为下一步基于强激光大科学装置的实验研究提供理论参考。     

会聚更多的光子,探索更深的宇宙空间——介绍2.16米光学望远镜

 科学技术发展到今天已经使天文学家有可能去探测天体在整个电磁波谱中任何一个波段的辐射了。但是光学波段作为“传统”的波段,迄今仍然是研究天体物理的基础。其主要原因是宇宙中大量的物质以凝聚的、温度达数千度乃至数万度的恒星形式存在着。当然,这也包括了恒星集合的星系。它们的辐射主要集中于光学波段。所以,大口径的光学天文望远镜仍然是天文学研究的主要工具。对于天文学家来说望远镜的主要作用是收集光子。我们知道,收集天体光子的能力是和望远镜镜面的面积成正比的。假如某一类天体有相同的光度,那么我们能探测到这类天体的极限距离就和望远镜口径成正比(当然,这里我们忽略了天体之间存在的星际物质对光线吸收的影响)。而且,天文望远镜还将天体成像。其空间分辨率也将和望远镜口径成正比。     

上海光源工程及其进展

同步辐射是由以接近光速运动的电子在磁场中作曲线运动改变运动方向时放出的电磁辐射,其本质与我们日常接触的可见光和X光一样,都是电磁辐射.由于这种辐射是在同步加速器上被发现的,因而被命名为同步辐射.