同步辐射应用及新光源发展
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7、研究燃烧与火焰
燃烧在日常生活、交通运输及工业生产中随处可见。在世界能 源消耗的总量中，燃烧提供了约90%的能源，然而燃烧也会带 来环境污染，燃烧与大气污染息息相关。因此，对燃烧开展实 验及理论研究，提出相关理论模型和机理，将有利于提高能源 利用效率、节约能源、降低燃烧产生的大气污染，为实际应用 提供理论的依据。
对光的属性不断深入研究，发现了光的各种特性，并
利用其特性发明了各种光学仪器。人们借助于这些仪
器不断扩大了人的视觉器官的功能，深化了人类对物
质世界的认识。
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为了更广泛、深入地 认识自然，人们已意识到 自然光源限制了认识范围 ，迫使人们发明或发现新 的光源，如各种灯、弧光 光源、激光以及同步辐射 光源等。这些光源的诞生 ，使人们的认识不断扩大 ，小至基本粒子大至宇宙 。每一种新的光源的出现 ，不但开拓了新的研究领 域，而且还导致重大的发 现。右图是不同方法产生 的辐射（电磁波辐射）所 对应的可观测的物体简表 。

另还有专门同为步超辐射大应用规及新模光源集发成展 电路生产等工 业用的小型同步辐射装置，如AURARA。
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右图是不同光源产生的辐射光 的波长范围，下图是Spring-8 的谱图，若再提高亮度怎么办
？
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不可缺少，以致于在人类历史上产生了种种与光相关
的神话故事和传说，这也促使人们对光进行多方面的
科学探索和研究并加以利用。最早研究光现象的是我
们中国人。据文字记载，我国古代伟大的物理学家墨
翟（约公元前468-382年）在所著的墨经上就讲到光
沿直线行进和针孔造像原理。这比古希腊欧几里德关
于光的反射律的记载早100 多年。在以后的年代里，
光电子 弹性散射 沉积
俄歇电子 非弹性散射 反应
萤光
x-ray衍射
磁散射
光电子衍射
辐射效应 辐射损伤
x-ray
加工 光刻LIGA
CVD 激发加工
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应用举例
同步辐射的应用范围之广是前所未有的， 几乎所有的现代科学领域都可以利用它进行 研究。如她在物理学、化学、生物学、材料 科学、医学、农学、微机械和电子工业等有 着广泛的应用。这里仅选其一部分内容向大 家介绍。 SR-02.AVI
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PL of S-passivated GaAs
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2、光吸收能谱学
从光的反射与透射来计算光吸收时的光吸收能谱学 (Photon Absorption Spectroscopy)除了研究原子、分子 的振动、转动及电子能级的跃迁外，借以同步辐射的可调 性，已发展出一个极为重要的分析方法：广延X射线吸收精 细 结 构 EXAFS (Extended X-ray Absorption Fine Structure)，这种方法能鉴别非晶格物体或浓度甚低时，原 子与周边原子间的距离（精度可达0.1~0.02Ǻ）。该方法应 用于生物的金属蛋白质(metalloproteins)结构研究，远优 于其他方法。吸收边(absorption edge)形成的原因是由于 SR光源的波长(能量)通过单色仪逐渐精细地调到某一特定 波长时，样品原子中某一特定能级的电子因获得高于其束 缚能的能量而被游离出来，而且会吸收大量的照射光源， 这就是吸收边缘，通常以电子壳层K，L，M，……等表示。
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XAFS for GaN
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3、同步X辐－射应R用A及Y新光心源血发展管照相术
(Coronary Angiography)
利用X-Ray血管照影可以观察心脏血管阻塞情 形。普通X-光源强度较弱。需把注射碘的导管直接 导入到心脏，病人较痛苦，而其注射的碘较多，具 有一定的危险性。若用同步辐射观察，只需将少量 的碘注射到血液中，用不同的波长的两束同步辐射 光（一束光的能量略高于碘的吸收边的能量 （33.3keV），另一束光略低于吸收边的能量）照 射心脏，它们经过心脏后，因软组织和骨骼对两束 光的吸收是一样的，但碘对较高能量的光吸收较多， 因此在图象处理系统中得到的图象是不一样的，再 利用图象减除技术，便可得到清晰的心脏动脉及其 它血管的影象。所得图象的时间仅几秒针，病人不 会感到不适之处。
燃烧化学的研究已经有150年历史，尽管全世界数以千计的科 学家依然在此领域努力，但直到同步辐射光电离质谱技术应用 于火焰研究，才使碳氢化合物燃烧过程中的中间体－烯醇的发 现成为现实。研究证明不完全氧化在碳氢化合物氧化机理的应 用中占有很重要的地位，像燃料电池中发生的气相化学反应主 要就是不完全氧化过程，而不完全氧化的产物是现今大气污染 物的主要来源之一。
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同步辐射应用
科学的进步与人类对光的认识紧密相关。在人类
进化的漫长岁月中，光的各种奇异现象使人类认识了
自然，也发展了自己。在这认识自然的文明史中，人
的视觉器官也达到了高度的完善，并凭借着视觉器官
和光发现了自然规律和征服自然。光在人类生活中已
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6、时间分辨光谱学
利用同步辐射光的时间结构可进行 时间分辨光谱学（Time-Resolved Spectroscopy）研究，测定原子跃迁的 几率、各种激发态的半衰期或生物形体随 时间的变化。原子分子或固体吸收同步光 后被激发，经过一段时间，被激发的电子 将发出萤光而回到原来的能级上。我们测 量发出的萤光以及它同同步光的时间差可 得到随时间变化的发光光谱。
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成功地在室温、空同气步环辐境射应下用对及运新光用源化发学展法制造的“几何明星” 凹陷Escher型硫化铜十四面体微晶进行了三维成像，直观地 揭示了该凹陷Escher型微晶由四个相同的六角形的板通过相 互交叉构筑成具有14个腔洞（其中包括6个正方形和8个三角 形）的结构。与透视电子显微镜和扫描电子显微镜相比，X射 线纳米三维成像技术具有更直观解析复杂形态纳米结构的优点。
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5、X－RAY显微术
X-Ray显微术（X-Ray microscopy）是利用X-光（软 X-光）透过物质时产生的萤光、电子时形成的影像。由于不 同元素所产生的结果不同，调整波长可使不同元素在复杂的 成分中突显出来。如将细胞置于X-光底片上，然后用同步辐 射光照射，因为X-光透过不同的细胞部位，其被吸收的程度 不同，该底片经处理后，其结果如同细胞的浮雕。X-Ray显 微术所得的结果并不是细胞本身的照片而是细胞吸收X-光的 部位的图案。使用此方法的优点在于所需暴光时间短（秒量 级），大大减少了样品被光源损坏的可能性，另一特点是可 将照射光波长调到20埃~50埃范围内（即所谓水窗口），因 此可将活体细胞置于水中，我们将得到活体细胞的信息。此 外，此类实验在大气中或氦气中进行，这是电子显微镜不能 办到的。
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国内首个256位分子存储器电路的研制成功，为我国分子电路的高集成度、
高速度和低功耗的实现奠定了重要基础,有力推动了我国分子电子学的发展。
左图为二次掩膜照片，右图为分子存储器的下电极照片，均采用X射线
曝光得到
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4、X－RAY 衍射
利用X－RAY衍射来探测晶体中原子的排列， 是一项业经证明且被广泛应用的技术。X-光光 波经晶体中各个原子散射后，产生不同强度的 干涉光点，它们在底片上形成复杂的图案，根 据这些图案不仅可了解物质的结晶情形，而且 因同步辐射光的强度和波长可调，可将研究领 域 拓 展 到 肌 肉 纤 维 和 蛋 白 质 晶 体 学 (protein crystallography)等。特别是在某些特定频率 下所发生的不规则散射现象，常能补充其他方 法对几何结构难以鉴定的不足。另小角散射对 非单晶材料几何结构的鉴定， 更具威力。
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C6H6/O2火焰中产生的C5H5自由基的光电离效率谱
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8、软X－RAY光刻
软 X- 射 线 光 刻 （ Soft-X-ray Lithography）用于亚微米尺度的加工，超 大规模集成电路的制造、微型机械、微型 元件的加工等。
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1、光电子能谱学
物体受到光源照射后所激发出来的电子称为 光电子。从这些光电子的能量及动量的分布情况 ，可以了解许多物理和化学现象，这一门科学被 称 为 光 电 子 能 谱 学 （ Photoelectron Spectroscopy)。它不仅可探测固体内以及表面或 界面的电子能带结构，而且还可以探测原子与分 子的电子组态以及它们在固体表面所形成的化学 结构。因此光电子能谱学在固体物理、表面物理 以及化学等方面，如半导体物理、金属材料、磁 性薄膜、化学吸附、催化反应以及超导体等，将 起着重要作用。