北京同步辐射装置介绍

北京正负电子对撞机（BEPC）通过高能加速器加速正负电子,利用高速正负电子韵对撞研究高能物理的基本过程;同时高能带电粒子加速运动产生的副产物——同步辐射可提供真空紫外至硬X光波段的高强度光源,可用来开展各领域的研究工作。北京同步辐射装置（BSRF）是利用同步辐射光源进行科学研究的装置,是对社会开放的大型公用科学设施,是我国凝聚态物理、材料科学、化学、生命科学、资源环境及微电子等交叉学科开展科学研究的重要基地。目前已建成若干条光束线和实验站的同步辐射装置。BSRF有两种运行模式：兼用或专用模式,兼用模式用于高能物理对撞实验,同时也提供同步辐射光;专用模式专用于同步辐射研究。     

第四代高能同步辐射光源HEPS及高压相关线站建设

作为国家重大科技基础设施"十三五"规划重点建设的项目之一,目前,高能同步辐射光源已经在北京怀柔科学城开始建设,项目目标是建设具有极低发射度、重点覆盖高能区(约300 keV)的第四代同步辐射光源。新的高能光源将为科学研究提供光斑更小、亮度更高、相干性更好的X射线探针。同步辐射光源已经帮助科研人员在高压科学研究的诸多领域取得了丰硕的成果。反过来,应高压研究更高的需求,也在促进同步辐射实验技术的不断发展与进步。本文旨在对高能同步辐射光源首批线站中能够开展高压研究的高压光束线站、吸收谱学线站、高分辨谱学线站和显微成像线站的建设方案进行介绍,一方面有助于用户更好地了解相关设施,另一方面也希望结合用户需求完善后续线站的建设工作,共同推进高压学科在同步辐射领域的发展。     

激光同步辐射光源的辐射条件

激光同步辐射光源是一种新型的X射线光源，它利用高强度激光与相对论电子束发生康普顿散射，从而在电子的运动方向上辐射出X射线．本文在考虑电子的反冲基础上，利用康普顿散射研究了激光同步辐射光源（LSS）辐射光子的精确波长和能量；同时发现，对于背散射情况，只有当种子激光的波长λ1大于电子的物质波波长λm时才能发生LSS辐射；最后给出LSS辐射的极值波长λ2max=h/（m0γv）和极值能量εc2max=βε3.     

许多国家兴建最新同步辐射光源

同步辐射光源从发展角度来看,大致可分为三代:第一代是回旋加速器的附产物,兼作同步辐射光源用;第二代有专为同步辐射实验而设计的装置;目前正在兴建的第三代是为了获得最佳辐射,弥补现存机器不足处,以便为各方用户提供更多、更佳的使用机会.其特点是在装置中可安装更多插入元件──即波荡器(undulator)和摇动器(wiggler).正、负电子经这些元件产生辐射.同步辐射光源具有从红外到X射线的光滑连续谱,单色性和准直性好,辐射强度和亮度高,广泛用于光核反应、原子和分子物理、固体物理、表面物理、化学、生物学、医学、材料科学、光刻技术和显…     

北京同步辐射装置新建的X射线小角散射站投入运行

北京同步辐射装置（BSRF）是利用同步辐射光源进行科学研究的装置、对社会开放的大型公用科学设施，是我国凝聚态物理、材料科学、化学、生命科学、资源环境及微电子等交叉学科开展科学研究的重要基地。随着小角X射线散射（SAXS）用户的增长。BSRF原有的小角X射线散射站与X射线衍射站分时使用、共享489A光束线已远不能满足需求，广大用户强烈要求新建一条小角X射线散射站。     

北京同步辐射装置4B7B软X射线标定束线的性能研究及应用

描述了在北京同步辐射装置(BSRF)4B7B软X射线上,通过多种方法进行高次谐波抑制,采用复合滤片消除高能区低能X射线等性能改进方法使光源的高次谐波含量小于1%、能量分辨优于3000,无杂散光。在4B7B光束线上开展了X射线探测器(XRD)灵敏度、平面镜反射率和滤片透射率的标定方法研究,XRD灵敏度标定不确定度优于3%,平面镜反射率标定不确定度小于3.5%,滤片透射率标定不确定度优于1%。     

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...     

同步辐射高压衍射技术

同步辐射光源具有宽光谱、高亮度、高准直等优异性能,被广泛地用于高压科学研究。在依托同步辐射光源所发展的诸多高压研究手段中,X射线衍射是最基本的也是应用最多的实验技术之一。本文简单介绍了同步辐射光的独特性能和光源的基本构成,以及同步辐射光束线和实验站的基本概念。针对基于金刚石对顶砧(DAC)的高压X射线衍射技术,阐述了多种测试方法的原理和应用,包括粉末衍射、单晶衍射、多晶衍射、径向衍射、激光加温衍射以及快速加载衍射等。对北京同步辐射装置(BSRF)4W2高压衍射线站所提供的同步辐射光品质、X射线微聚焦能力、多种衍射方法以及新近发展的实验技术进行了较详细的描述,并展望了高能同步辐射光源(HEPS)的建设给高压科学研究带来的机遇。     

北京同步辐射3B3中能束线X射线探测系统性能研究

北京同步辐射装置(BSRF)的3B3中能束线的应用，在国内首次提供了一台能区在2—6keV范围、性能优良的单色X射线光源. 对光源的性能进行了研究，并完成了X射线探测器(XRD)灵敏度、滤片厚度、多种晶体衍射效率以及成像板能量响应等指标的标定.XRD标定的相对不确定度好于7%，滤片厚度的不确定度小于3.6%. 关键词： 中能X射线 同步辐射 标定     

第三代同步辐射光源X射线相干性测量研究

随着高性能第三代同步辐射光源的建成开放,基于X射线相干特性的实验方法得到了快速发展和广泛应用.作为一个典型的例子,X射线相位衬度成像已经成为常规的X射线实验方法并向用户开放.相干散射、相干衍射成像、光子关联谱等X射线实验方法正日益受到重视,在高空间分辨、时间分辨等研究领域已显示出其独特的优越性.因此,研究和测量第三代同步辐射的空间相干特性对进一步发展这些新的实验方法具有重要意义.基于Talbot自成像原理成功测量了上海光源X射线成像线站发射的X射线的空间相干长度,并进而测得了相应光源的空间尺度.光子能量为33.2 keV时,测得的X射线光束垂直方向空间相干长度为8.84μm,对应的光源尺寸为23μm,测量结果与理论分析相符.     

低能区衍射限储存环同步辐射的应用浅析

在科学技术新需求的推动下,同步辐射光源持续往前发展。目前,同步辐射装置发展已历经三代,正处于第四代同步辐射光源蓬勃发展阶段。基于衍射极限储存环的同步辐射装置是第四代同步辐射光源的典型代表之一。第四代同步辐射光源主要发展趋势是进一步减小电子束流发射度,使光源具有极好的横向相干性,以及产生圆截面辐射的能力。如果束流发射度降至光学衍射极限“辐射波长/4π”,其亮度比第三代同步辐射光源高2个数量级。这种同步辐射光源在性能上发生的质的飞跃,将给同步辐射实验技术带来实质性的突破,从而给前沿科学技术研究和现代产业发展带来全新的机遇。从国际同步辐射发展趋势入手,首先介绍低能区衍射限储存环光源的特色和性能,然后介绍其带来的同步辐射实验技术的进步,并浅析低能区衍射限储存环光源在材料科学、能源科学、生命科学和环境科学上的应用,以及其带来的产业机遇。最后,总结和展望了低能区衍射限储存环光源带来的技术突破和潜在的应用前景。     

高能光源增强器束流横向尺寸测量系统设计

高能同步辐射光源的增强器将直线加速器注入的束流加速到储存环所需的能量,为储存环提供高品质的电子束。为了对增强器的束流横向截面尺寸、发射度及能散进行测量,设计了两条可见光-紫外波段的束测光束线。两条光束线分别选取无色散和色散较大的两处弯铁位置作为光源点,使用两套同步光成像系统来监测光源点的束流截面尺寸,并计算束流发射度及能散。介绍了同步光引出真空室及光学成像系统,对影响成像质量的空间分辨率进行了分析,并针对升能过程中不同能量下束流光斑变化的测量进行了设计。     

Low emittance lattice for the storage ring of the Turkish Light Source Facility TURKAY

The TAC(Turkish Accelerator Center) project aims to build an accelerator center in Turkey. The first stage of the project is to construct an Infra-Red Free Electron Laser(IR-FEL) facility. The second stage is to build a synchrotron radiation facility named TURKAY, which is a third generation synchrotron radiation light source that aims to achieve a high brilliance photon beam from a low emittance electron beam at 3 Ge V. The electron beam parameters are highly dependent on the magnetic lattice of the storage ring. In this paper a low emittance storage ring for TURKAY is proposed and the beam dynamic properties of the magnetic lattice are investigated.     

高能同步辐射光源磁铁数据库系统的设计

高能同步辐射光源(HEPS) 磁铁数据库系统的开发过程包括数据库设计、数据库创建以及用于存储查询的网页管理系统的整体结构设计和开发。根据对磁铁相关数据格式和功能需求的调研, 整个系统采用MySQL数据库, 将HEPS的磁铁相关数据规范统一地存储, 包括磁铁设计参数、磁铁设备信息和磁铁测量数据等。同时, 开发了一套基于web的数据录入、查询管理系统, 能够提供便捷的数据展示、数据获取等功能, 并可以连接HEPS命名数据库、参数数据库等, 对于磁铁设备的安装、运行和维护以及HEPS整体的设备信息管理具有重要的意义。     

合肥先进光源储存环初步物理设计

我国最近立项建设的合肥先进光源将是一台软X射线与真空紫外衍射极限储存环光源,其电子束能量为2.2 GeV,周长为480 m,束流自然发射度为86 pm·rad,共有20个长直线节和20个短直线节。介绍了目前合肥先进光源储存环物理设计的进展情况,包括磁聚焦结构设计与优化,束流注入和集体效应的模拟与计算。     

高能同步辐射光源直线加速器初期调束取得重要进展

高能同步辐射光源（HEPS）是中国第一台第四代高能同步辐射光源,其加速器由直线加速器、增强器、储存环及输运线组成。报道了HEPS直线加速器的初期束流调试重要进展。HEPS直线加速器是一台500 MeV S波段常温直线加速器,由热阴极电子枪、聚束系统、主直线加速器构成。在按时完成设备加工、安装和老练的基础上,于2023年3月9日启动束流调试,当天实现束流全线贯通。3月14日束流能量达到500 MeV,束团电荷量达到2.5 nC。经过测量,直线加速器出口束流能散0.4%,能量稳定度0.06%,水平和垂直几何发射度分别为233 nm和145 nm。目前直线加速器束团电荷量可达到7.0 nC,相关束流调试正在进行。     

Conceptual design of Hefei advanced light source

The conceptual of Hefei Advanced Light Source, which is an advanced VUV and Soft X-ray source, was developed at NSRL of USTC. According to the synchrotron radiation user requirements and the trends of SR source development, some accelerator-based schemes were considered and compared; furthermore storage ring with ultra low emittance was adopted as the baseline scheme of HALS. To achieve ultra low emittance, some focusing structures were studied and optimized in the lattice design. Compromising of emittance, onmomentum and off-momentum dynamic aperture and ring scale, five bend acromat (FBA) was employed. In the preliminary design of HALS, the emittance was reduced to sub nm·rad, thus the radiation up to water window has full lateral coherence. The brilliance of undulator radiation covering several eVs to keVs range is higher than that of HLS by several orders. The HALS should be one of the most advanced synchrotron radiation light sources in the world.     

Commissioning experience with insertion devices at PETRA III

PETRA III is a new hard X-ray synchrotron radiation source, operating at 6 GeV with a beam current of up to 100 mA and extremely low horizontal emittance of 1 nm rad. Such low emittance is achieved by using two 100 m long damping wiggler sections which reduce the emittance by a factor of 4. Altogether the damping sections contain 20 wigglers of 4m length each. The emitted synchrotron radiation power produced by wigglers amounts to 420 kW at 100 mA beam current in total. In the new octant of PETRA III, there are 14 undulator beamlines, with a brilliance up to 10²¹ (s mrad² mm² 0.1% BW)⁻¹ which cover an energy range from 0.3 keV to more than 100 keV. The low emittance raises very high requirements to the field quality of the insertion devices. At first, it should not affect the positron beam trajectory. Secondly, the spectral properties of the radiation created, like the intensity of higher harmonics, should not be limited by the undulator field quality, but by the beam emittance effects in order to have some reserve for future machine upgrades or possible radiation demagnetization. This paper presents the current status of PETRA III insertion devices and describes intermediate commissioning results like impact of IDs on the positron beam orbit or photon beam and radiation problems.     

Synchrotron Radiation Facilities in China

Synchrotron radiation activities in China date back to the late 1970s. With the large increase of investment in science by the Chinese central government to promote the development of science and technology in China, quite a few large scientific projects were proposed by the scientific community, among which were Beijing Electron-Positron Collider (BEPC) and Hefei Synchrotron Radiation Light Source (HLS). The major aim of BEPC was for the studies of high energy particle physics with a parasitic synchrotron radiation facility, i.e., the so-called Beijing Synchrotron Radiation Facility (BSRF). It started operation in 1991 and became the first synchrotron radiation facility in China. As a parasitic facility, BSRF operated a few months a year and played an important role in fostering the synchrotron radiation user community in China. The HLS, a dedicated synchrotron radiation facility, came into operation almost at the same time as BSRF. As a lower energy synchrotron radiation facility, it aimed mostly at the applications of synchrotron radiation VUV wavelength range. Both BSRF and HLS were upgraded again due to strong demands from users. The rapid development of synchrotron radiation applications and facilities in the world in the 1980s and early 1990s spurred the great interest of Chinese scientists to build an advanced synchrotron radiation light source. A third generation light source was first proposed in mainland China in 1993 and was later shaped as the Shanghai Synchrotron Radiation Facility (SSRF) in 1995.     

合肥光源储存环束流软慢加速控制

 合肥光源储存环为非满能量注入,束流以200MeV的能量注入到储存环后慢加速到800MeV。介绍了慢加速的理论依据及储存环主电源控制系统的硬件结构,详细描述了束流软慢加速方法中的慢加速表计算及慢加速过程控制。机器运行结果表明:软慢加速方法控制灵活,慢加速过程运行平稳,束流损失很少,能很好地满足合肥光源机器运行和研究的需要。