同步輻射 是速(sù)度接近光速的帶(dài)電粒子在作曲線(xiàn)運動時沿切線方(fang)向發出的電磁輻(fú)射——也叫同步光。這(zhè)種光是1947年在美國(guo)通用電器公司的(de)一台70Mev的同步加速(sù)器中首次觀察到(dao)的，因此被命名爲(wèi)同步輻射，但對同(tóng)步輻射的研究與(yu)認識并非從此開(kai)始，對于這種高速(su)運動的電子的速(su)度改變時會發出(chu)輻射的現象早就(jiù)被人們所認識并(bìng)經曆了長期的理(lǐ)論研究，但要從實(shi)驗上觀察到這種(zhǒng)輻射卻不是一件(jian)容易的事，需要有(you)以近光速運動的(de)高能量電子，電子(zǐ)加速器的發展成(chéng)爲獲得同步輻射(she)的技術基礎。  同步(bu)輻射的電子加速(sù)器可使高能電子(zi)加速到Mev乃至Gev的能(neng)量範圍，主要有以(yi)下幾種類型：

    直線(xian)加速器

    加速電子(zi)（或其它帶電粒子(zǐ)）到高速度、高能量(liàng)的簡單且直接的(de)方法是高壓型加(jiā)速，增大加速電壓(yā)就能使電子加速(sù)到很高的速度或(huo)能量，這種加速過(guo)程需要在高真空(kong)或超高真空條件(jiàn)中進行。對于電子(zi)，其帶電量爲一個(ge)電子電菏e，如要将(jiang)電子加速到幾十(shi)Kev的能量就要用幾(jǐ)十KV的電壓，以此類(lei)推，在更高的電壓(ya)條件下，爲避免高(gao)壓擊穿須采用強(qiang)烈的電感應來加(jia)速，而且必須在合(hé)适的相位範圍内(nei)使相位相同，否則(zé)不僅不能加速還(hai)會減速。這種用高(gao)頻高電壓加速的(de)粒子流在時間上(shàng)是一段一段的，脈(mò)沖式的，是很窄的(de)粒子流，成爲一個(gè)個束團。爲了利用(yong)高電壓來加速，人(rén)們把多個中空的(de)金屬筒有間隙的(de)排列在一條直線(xiàn)上，并将高壓高頻(pín)交流電源間隔的(de)耦合到各個圓筒(tong)上，各個圓筒之間(jiān)存在高電壓，相位(wei)輪流相反，電子在(zai)圓筒之間被加速(sù)。

   回旋加速器和電(dian)子感應加速器

   如(ru)果要用直線加速(su)器得到很高的電(diàn)子能量，整個加速(su)器要做的很長，很(hen)不經濟。到了20世紀(ji)20年代，回旋加速器(qi)（cyclotron）和電子感應（betatron）相繼(ji)發明，有了把電子(zi)加速到極高能量(liàng)的可能。回旋加速(sù)器是利用高頻感(gan)應電壓給電子加(jiā)速增能和用磁場(chǎng)使帶電粒子做繞(rào)圈運動這兩種作(zuò)用建立起來的。電(dian)子在圓形環中運(yùn)動，在加速間隙得(dé)到加速，所運行的(de)軌道半徑也一步(bù)一步增加，以達到(dào)加速增能的目的(de)。電子感應加速器(qi)是利用電子繞圈(quan)内的磁通變化所(suo)感應出的電場來(lái)加速電子。電子手(shou)約束磁場的作用(yong)基本以不變的半(bàn)徑繞圓圈，每繞一(yī)圈就加速一回，由(yóu)于電子的速度很(hěn)快，在不長的時間(jian)内繞的圈數很多(duo)，故能夠得到很高(gāo)的能量。

   同步加速(su)器

   1945年 McMillan和Veksler發明了同(tóng)步加速裝置。同步(bu)加速器由許多C型(xíng)磁鐵環狀排列而(ér)成，在磁鐵中部安(an)裝了環型真空盒(hé)，在環的某一段安(an)裝了高頻高壓加(jia)速器，電子就在真(zhen)空盒内，在磁鐵的(de)作用下做環狀運(yùn)動，經過高頻時得(dé)到加速。爲使加速(su)後的電子仍以相(xiàng)同的半徑作環形(xing)運動，就要改變同(tong)步C形磁鐵造成的(de)約束磁場，這就是(shì)同步加速器的由(you)來。到了20世紀70年代(dai)中期，人們進一步(bù)認識到在高能物(wù)理中用于對撞實(shí)驗的電子存儲環(huán)來發生同步輻射(shè)更合适，因爲電子(zi)在存儲環中以一(yi)定的能量作穩定(dìng)的回環運動，這與(yǔ)同步加速器中的(de)電子的能量不斷(duan)改變的情況不同(tong)，因而能長時間的(de)穩定的發出同步(bu)輻射光。随着電子(zi)存儲環能量的提(tí)高，所得同步輻射(she)的波長不斷縮短(duǎn)，從紫外線或軟X射(shè)線一直擴展到硬(ying)X射線。

    同步輻射 較(jiào)之常規光源有許(xǔ)多優點。比如它頻(pín)譜寬，從紅外一直(zhí)到硬X射線，是一個(ge)包括各種波長光(guāng)的綜合光源，可以(yi)從其中得到任何(hé)所需波長的光；其(qí)中最突出的優點(diǎn)是亮度大，對第一(yī)代光源，亮度可達(dá)10E14~10E15，比之轉靶X射線發(fa)生器的特征譜的(de)亮度10E11高出三四個(gè)數量級。高亮度的(de)光強可以做空前(qian)的高分辨率（空間(jian)分辨，角分辨，能量(liàng)分辨，時間分辨）的(de)實驗，這些都是用(yong)常規光源無法完(wan)成的的，還有同步(bù)輻射發散角小，光(guang)線是近平行的，其(qí)利用率，分辨率均(jun)大大提高；另外還(hai)有時間結構、偏振(zhèn)特性，有一定的相(xiang)幹性和可準确計(jì)算等等。正因爲有(you)以上各種優點，它(tā)在科學、技術、醫學(xue)等衆多方面解決(jue)了一批常規實驗(yan)室無法解決的問(wen)題，做出了重大貢(gong)獻，世界各國特别(bié)是發達國家對此(cǐ)都十分重視，紛紛(fēn)建立了自己的同(tóng)步輻射實驗中心(xīn)。

    同步輻射 是速度(dù)接近光速（v≈c）的帶電(dian)粒子在磁場中沿(yan)弧形軌道運動時(shí)放出的電磁輻射(shè)，由于它最初是在(zài)同步加速器上觀(guān)察到的，便又被稱(cheng)爲“同步輻射”或“同(tóng)步加速器輻射”。長(zhǎng)期以來，同步輻射(shè)是不受高能物理(lǐ)學家歡迎的東西(xi)，因爲它消耗了加(jia)速器的能量，阻礙(ài)粒子能量的提高(gao)。但是，人們很快便(bian)了解到同步輻射(shè)是具有從遠紅 外(wai)到X光範圍内的連(lián)續光譜、高強度、高(gāo)度準直、高度極化(huà)、特性可精确控制(zhì)等優異性能的脈(mò)沖光源，可以用以(yǐ)開展其它光源無(wú)法實現的許多前(qian)沿科學技術研究(jiu)。于是在幾乎所有(you)的高能電子加速(sù)器上，都建造了“寄(ji)生運行”的同步輻(fú)射光束線及各種(zhong)應用同步光的實(shi)驗裝置。至今，同步(bu)輻射裝置的建造(zao)及在其上的研究(jiū)、應用，經曆了三代(dai)的發展。

    同步輻射(she)的特點：

    ①光譜連續(xù)且範圍寬，由于同(tóng)步輻射是非束縛(fù)态電子的輻射，所(suo)以它的光譜是連(lián)續的，從遠紅外、可(ke)見光、紫外直到硬(ying)X射線（104～10-1埃)。②輻射強度(du)高，在真空紫外和(hé)X射線波段，能提供(gong)比常規 X射線管強(qiáng)度高103～106倍的光源，相(xiàng)當于幾平方毫米(mǐ)面積上有100千瓦的(de)能流。③高度偏振，同(tong)步輻射在電子軌(gui)道平面内是完全(quán)偏振的光，偏振度(du)達 100%；在軌道平面上(shang)下是橢圓偏振；在(zài)全部輻射中，水平(ping)偏振占75%。④具有脈沖(chong)時間結構，同步輻(fu)射是一種脈沖光(guāng)，脈沖寬度爲0.1～1納秒(miao)，脈沖間隔爲微秒(miao)量級（單束團工作(zuò)）或幾納秒到幾百(bai)納秒範圍内可調(diào)（多束團工作）。⑤高度(dù)準直，能量大于10億(yi)電子伏的電子儲(chǔ)存環的輻射光錐(zhui)張角小于1毫弧度(dù),接近平行光束，小(xiǎo)于普通激光束的(de)發射角。⑥潔淨的高(gāo)真空環境,由于同(tóng)步輻射是在超高(gao)真空(儲存環中的(de)真空度爲10-7～10-9帕)或高(gao)真空（10-4～10-6帕）的條件下(xià)産生的，不存在普(pu)通光源中的電極(jí)濺射等幹擾，是非(fēi)常潔淨的光源。⑦波(bo)譜可準确計算，其(qi)強度、角分布和能(neng)量分布都可以精(jing)确計算。

    同步輻射(shè) 在基礎科學、應用(yòng)科學和工藝學等(děng)領域已得到廣泛(fàn)應用：①近代生物學(xué)，例如測定蛋白質(zhì)的結構和蛋白質(zhì)的分子結構,通過(guo)X射線小角散射可(ke)研究蛋白質生理(lǐ)活動過程和神經(jīng)作用過程等的動(dong)态變化，通過X射線(xian)熒光分析可測定(ding)生物樣品中原子(zi)的種類和含量，靈(ling)敏度可達10-9克/克。②固(gù)體物理學,可用于(yú)研究固體的電子(zi)狀态、固體的結構(gòu)、激發态壽命及晶(jing)體的生長和固體(ti)的損壞等動态過(guo)程。③表面物理學和(hé)表面化學，可用于(yú)研究固體的表面(mian)性質，如半導體和(hé)金屬表面的光特(te)性；物質的氧化、催(cui)化、腐蝕等過程的(de)表面電子結構和(hé)變化。④結構化學，可(ke)用于測定原子的(de)配位結構、大分子(zǐ)之間的化學鍵參(can)數等，如對催化劑(ji)、金屬酶的結構測(ce)定。⑤醫學，可用于腫(zhǒng)瘤的診斷和治療(liao)，如測定血液内一(yī)些元素的含量、血(xue)管造影、診斷人體(ti)内各種腫瘤和進(jin)行微型手術以除(chu)去人體特殊部位(wei)的一些異常分子(zi)等。⑥光刻技術，由于(yú)衍射效應，普遍采(cai)用的紫外線光刻(ke)的最小線寬約2微(wei)米，而同步輻射光(guang)近似平行光束,用(yong)于光刻時其線寬(kuān)可降至20埃，使分辨(biàn)率提高幾個數量(liang)級；這對計算機、自(zi)動控制和光通信(xin)技術等意義重大(dà)。