衍射极限储存环的基本原理与技术

20世纪以来，人类社会生产力的飞跃进步与科学家们对物质微观构成和量子现象的深入认知紧密关联，而基于加速器的大科学装置已成为研究微观世界最重要的工具之一。科学家们在加速器上发展了现代核物理与粒子物理学科，之后，基于电子储存环的同步辐射光源又经历了三代的发展。第一代同步辐射光源“寄生”地利用高能物理实验储存环中产生的同步光。在此过程中，原来仅仅是高能物理加速器寄生产物的同步辐射日益受到重视，利用它研究化学、材料科学和生物学等的专用光源应运而生，并迅速得到推广，成为第二代同步辐射光源。前两代光源主要从偏转磁铁引出同步辐射光，第三代同步辐射光源的电子储存环对电子束发射度进行优化设计，得到比第二代光源小很多的束流发射度，同时大量使用插入件，可引出高亮度、部分相干的准单色光，为生命科学、材料科学等前沿基础研究提供有力的实验手段。鉴于其优越性能，国际范围内广泛建造第三代同步辐射光源开展相关的前沿基础科学研究，其束流发射度多在1~5 nm·rad范围^①。目前世界上的大型同步辐射光源超过50台，这种集成度高、覆盖学科最广的大科学装置已是探索重大前沿科学问题的一个不可替代的综合研究平台，每年有超过10万名各领域的用户利用同步辐射开展实验研究。