用同步辐射源建立紫外及真空紫外光谱区光谱辐射度基准的研究

叙述了中国科学技术大学国家同步辐射实验室800 MeV电子储存环同步辐射的特性及作为光谱辐射亮度基准的原理和方法,精确计算出同步辐射光源光谱功率空间分布,并在计量学上将同步辐射“经典”理论与标定氘灯光谱辐射亮度结合起来,对“同步辐射作为标准源进行光谱辐射功率计量”进行深入的研究。介绍了国家同步辐射实验室计量光束线站的装置,该装置利用同步辐射波长范围宽、亮度高、辐射特性可精确计算等特点,可用于标定传递标准氘灯的光谱辐射亮度(115~350 nm),并进行了不确定度分析。并与德国技术物理研究院(PTB)标定的氘灯光谱辐射亮度进行比较,两者符合。     

利用虚光子和康普顿散射对同步辐射的分析

 从虚光子的康普顿散射出发，给出了一种对同步辐射进行解释的新理论。当带电粒子在加速器中做圆周运动时，加速器的磁场可以看作周期静磁场，可以等效为虚光子。当该虚光子与加速器中运动的带电粒子发生康普顿散射时，就会转换为实光子辐射出去。给出了同步辐射实光子的波长的计算公式，并从合肥国家同步实验室和北京同步辐射装置的峰值特征波长以及斯坦福直线加速器中心的 E_c/ E_e³值、强磁场中子星极区的同步辐射等方面验证了该公式的正确性。     

弱谐波情况下透射光栅衍射效率标定方法

同步辐射光源中的高次谐波会使透射光栅衍射效率标定精度变差。为了校正光源中的高次谐波对透射光栅衍射效率标定的影响,提出了一种光源存在弱谐波情况下的透射光栅衍射效率标定方法,通过使用谐波X射线的衍射效率修正基波衍射效率标定中谐波的影响,从而得到更为准确的透射光栅衍射效率。使用该标定方法在北京同步辐射光源上开展了透射光栅相对衍射效率标定工作。实验结果表明:在100~800eV存在高次谐波能段,修正后透射光栅一级与零级的相对衍射效率与理论模拟结果吻合较好,修正后光栅二级与一级的相对衍射效率更接近理论模拟结果,但与理论模拟结果仍有较大偏差,该偏差主要来源光栅较弱的二级衍射。     

两块晶体衍射增强成像方法研究

在北京同步辐射装置4W1A光束线形貌学实验站用两块晶体开展了衍射增强成像方法的实验和理论研究.研究了晶体热膨胀对两块晶体衍射增强成像的影响,分析的结论表明,晶体转轴垂直于同步辐射偏振面能基本避免晶体热膨胀的影响,获得较好的成像质量.实验结果证实了分析的正确性. 关键词： 相位衬度成像 同步辐射 晶体衍射     

衍射增强成像方法中两种晶体排列方式的对比研究

北京同步辐射装置(BSRF)4W1A光束线形貌学实验站近两年开展了两块晶体的衍射增强成像实验研究，在实验中，晶体转轴垂直于同步辐射偏振面时的图像质量好于晶体转轴平行于同步辐射偏振面时获取的图像.本文从X光强度分布、单色器晶体的热膨胀、空间分辨率、角分辨率等方面系统地对两种晶体几何排列方式进行了比较研究.实验和理论分析的结果表明，晶体转轴垂直于同步辐射偏振面时单色器晶体上的热膨胀对成像的影响较小，因而获得了更好的成像质量. 关键词： 同步辐射 衍射增强成像 晶体衍射     

同步辐射计算机断层技术衬度误差机理分析

基于同步辐射X射线的优越特性及计算机断层重建技术对材料无损检测等优点，同步辐射计算机断层重建技术已被广泛应用.对该技术衬度误差的形成机理及形式进行了分析研究，并给出了四种基本误差形式.数值模拟结果证实了分析的正确性. 关键词： 同步辐射 计算机断层 衬度误差     

4B9B束线低能分支的性能改进

分析了北京同步辐射实验室4B9B原束线低能分支的构造及弊病,在不影响束线高能分支性能及总体机械结构的基础上提出了改进方案.详细介绍了该设计方案和光束线调试工作及出光后束线的性能测试工作,该测试结果完全符合束线的设计.该束线在同步辐射专用光实验中充分发挥了改进后的优势,取得了令人满意的结果     

辐射与发光 光源与照明光学

TM923.32 2006042837用同步辐射源建立紫外及真空紫外光谱区光谱辐射度基准的研究=Ultraviolet and vacuum ultraviolet spectral ra-diance standard with synchrotron radiation source[刊,中]/熊利民(中国计量科学研究院光学处.北京(100013)) ,刘金元…∥光学学报.—2006 ,26(4) .—547-550叙述了中国科学技术大学国家同步辐射实验室800MeV电子储存环同步辐射的特性及作为光谱辐射亮度基准的原理和方法,精确计算出同步辐射光源光谱功率空间分布,并在计量学上将同步辐射“经典”理论与标定氘灯光谱辐射亮度结合起来,对“同步辐射作为标…     

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）以及用于三维无损分析的同步辐射X射线荧光扫描和成像方法（如X射线荧光CT、X射线荧光全场成像、共聚焦X射线荧光和掠出射X射线荧光等）。X射线荧光光谱法通过测量元素的特征X射线发射波长或能量,识别元素,该方法首先通过测量发射的特征线强度,然后将该强度与元素浓度联系起来,对给定元素进行量化分析。X射线荧光光谱技术可以进行多元素同时分析,同步辐射X射线荧光谱亮度高,可调谐,相干性、准直性及偏振性好,可以用于分析样品元素的含量和空间分布。近些年来随着新光源技术的使用、分析软件的更新换代和定量分析方法的发展,对同步X射线荧光光谱分析产生了极大促进,采用新型X射线光学元件和探测器,能极大提升分辨率和探测效率,促进相关学科应用的发展。介绍了近几年来国内外同步辐射X射线荧光光谱分析技术及其应用发展状况,给出了国内外比较典型的同步辐射X射线荧光光谱分析光束线站最新技术方面的发展概况,并列举了一些典型应用成果,例如在生物医学、环境科学、地质考古、材料科学和物理及化学等领域的应用。对于本领域及相关领域的专家学者了解国内外同步辐射技术发展现状、应用研究成果具有一定的参考意义。     

浮地式反射飞行时间质谱计的设计

介绍了国家同步辐射实验室原子分子物理实验站自行研制的小型光电离反射式飞行时间质谱计(RTOFMS-Ⅲ).该仪器为浮地式结构,可用YAG激光器或同步辐射为激发光源.在质量数为107时,其质量分辨本领可达1034.     

关于光学速调管长波长辐射的分析

由波荡器渡越辐射公式和电子通过wiggler边界产生的长波长辐射公式, 解析给出了电子通过光学速调管时产生的长波长辐射公式. 根据基本的电动力学公式数值计算出合肥同步辐射装置光学速调管的长波辐射, 并将其结果与解析公式的结果进行比较. 计算合肥同步辐射装置的光学速调管和弯转磁铁在红外波段范围内辐射的强度和通量, 表明光学速调管有很好的性能.本文说明, 光学速调管不但可以用来进行相干谐波的试验研究, 也可以兼用作储存环中的红外辐射光源.     

氙气中辐射激波的发光特性

本文模拟研究了氙气中X射线加热产生辐射激波的发光特性.辐射激波采用Zinn模型计算,并在模型中输入氙气的辐射不透明度和状态方程参数.研究发现,辐射激波伴随着丰富的光学演化过程,激波对外辐射强度表现出两个明显的亮度峰值和一个亮度极小值,辐射光谱也经常偏离黑体辐射光谱.对氙气不同位置光学特性的分析可知,激波和内部高温区的辐射吸收系数的动态演化导致了辐射激波的发光位置和辐射强度的变化.     

晶体摆动场的辐射衰减与能量增益

由于晶体弯曲、电子多重散射和晶格热振动引起的粒子退道,辐射同原子相互作用引起的电离损失,以及系统非线性引起的全局分叉与混沌行为等,晶体摆动场辐射面临的问题比自由电子激光要复杂得多。首先,引入晶体摆动场自发辐射谱分布,并在简谐近似下讨论了运动方程、系统增益和能量衰减。结果表明:一般情况下辐射谱只有少数几条谱线,而在简谐近似下,谱线只有一条。其次,指出了辐射能量比较高时,衰减是主要的,选择的晶体长度必须小于衰减长度,且可选择正电子或质子作炮弹;当辐射能量比较低时,退道是主要的,选择的晶体长度必须小于退道长度,且可选择重离子作炮弹。     

作用于水云粒子的太阳辐射压力

根据球形粒子的Mie散射理论和平行平面大气中的辐射传输理论分析了作用于水云粒子的太阳辐射压力。结果表明,一般情况下当云滴半径不大于10μm时,太阳辐射压力可达云滴重力的百分之几;云滴半径在0.3μm附近时,太阳辐射压力达到极大值,约为云滴重力的百分之几十。因此在云物理研究中应考虑作用于云粒子的太阳辐射压力。     

磁压缩器中相干同步辐射对束团品质的影响

在进行束团压缩时,相干同步辐射导致束团能量再分配,这会引入一定类型的非线性,目前普遍认为该非线性会导致束团发射度的急剧增加.本文通过模拟计算发现该结论只在一定条件下成立,同时还发现相干同步辐射引入固定类型的非线性,在特定参数下,该非线性能在一定程度上抵消束团原有的非线性,最终可能对束团品质有改善作用.     

Thermal Equilibrium Between Radiation and Matter

In 1916, Einstein rederived the blackbody radiation law of Planck that originated the idea of quantized energy one hundred years ago. For this purpose, Einstein introduced the concept of transition probability, which had a profound influence on the development of quantum theory. In this article, we adopt Einstein's assumptions with two exceptions and seek the statistical condition for the thermal equilibrium of matter without referring to the inner details of either statistical thermodynamics or quantum theory. It is shown that the conditions of thermodynamic equilibrium of electromagnetic radiation and the energy balance of thermal radiation by the matter, between any of its two energy-states, not only result in Planck's radiation law and the Bohr frequency condition, but they remarkably yield the law of the statistical thermal equilibrium of matter: the Maxwell–Boltzmann distribution. Since the transition probabilities of the modern quantum theory of radiation coincide with their definition in Einstein's theory of blackbody radiation, the presented deduction of the Maxwell–Boltzmann distribution is equally valid within the bounds of modern quantum theory. Consequently, within the framework of the fundamental assumptions, the Maxwell–Boltzmann distribution of energy-states is not only a sufficient, but a necessary condition for thermal equilibrium between the matter and radiation.     

正弦平方势与带电粒子的准沟道辐射

在经典力学框架内,描述了带电粒子自发辐射的频谱分布与辐射频率;利用正弦平方势讨论了带电粒子准沟道辐射,指出了准沟道辐射与系统的旋转周期解相联系;分析了系统的相平面特征和准沟道粒子进入混沌的可能途径. In the general case the spectral distribution and the radiation frequency are derived for the spontaneous radiation of charged particles. The quasichanneling radiation is described by using a sine square potential, and point out that the quasichanneling radiation is related directly to the rotation periodic solution; The properties of the phase plane and the possible model approaching to chaos for the system is analyzed.     

合肥800MeV电子储存环同步辐射特性

以石英卤钨灯作为光谱辐照度标准光源，测量了在３００－８００ｎｍ波段的合肥ＭｅＶ电子储存环同步辐射的相对光谱分布；并在４０５ｎｍ波长处测量了辐射源的角分布和偏振特性，在实验误差范围内，测量结果与理论计算值相符，相对光谱分布偏差为１．５％，角分布和偏振特性偏差小于５％。     

超高速碰撞微波辐射强度测量

 针对超高速碰撞物理现象研究需要,为了确认超高速碰撞过程中的电磁辐射信号能作为超高速碰撞产生的可探测物理量之一,利用研制的8 mm微波辐射计在中国空气动力研究与发展中心FD-18A超高速碰撞靶开展了超高速碰撞过程中的微波辐射强度测量初步试验研究。对试验测量方案进行了介绍,获得了弹丸超高速撞击半无限铝靶和半无限铜靶时产生的微波辐射强度测量试验结果。弹丸为直径5 mm 的LY12铝球,撞击速度1.98~4.3 km/s,撞击角为0°,结果表明：在本试验条件下,超高速碰撞产生了明显的微波辐射强度,材料的不同导致碰撞过程中产生的微波辐射强度差别较大。