[发明专利]一种生产同步辐射光的方法无效
申请号: | 201410194479.7 | 申请日: | 2014-05-09 |
公开(公告)号: | CN103957656A | 公开(公告)日: | 2014-07-30 |
发明(设计)人: | 黄家荣 | 申请(专利权)人: | 黄家荣 |
主分类号: | H05H15/00 | 分类号: | H05H15/00 |
代理公司: | 广西南宁汇博专利代理有限公司 45114 | 代理人: | 邓晓安 |
地址: | 530021 广西壮*** | 国省代码: | 广西;45 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 生产 同步 辐射 方法 | ||
技术领域
本发明属于同步辐射光源领域,具体涉及一种生产同步辐射光的方法。
背景技术
同步辐射光,是一种利用“相对论性”带电粒子在磁场中偏转时产生同步辐射的高性能新型人工光源,它具有高稳定性、高通量、高纯净、高亮度及宽波段、微束径、窄脉冲、可精确预知等独特而优异的性能,在基础科学研究和高技术产业开发应用研究等有着广泛地用途。一直以来,大家认为要产生同步辐射光需要具备三个条件:(1)有带电粒子,通常是电子;(2)带电粒子是“相对论性”的,就是说它的能量很高,飞行速度接近光速;(3)存在能使带电粒子发生轨道偏转的电磁场。
能够产生和利用同步辐射光的物理装置,称作同步辐射光源或同步辐射装置,30多年来,同步辐射光源已经历了三代的发展,它的主体是一台电子储存环,其它还包括电子产生器、电子加速器、电子注入器等装置。电子存储环是一个闭合、环形、能够产生使带电粒子沿环形轨道偏转的电磁场的高科技装置,用来储存经电子加速器加速得到的高能电子束,高能电子束在电子存储环中沿着环形轨道作高速远动,从而会沿着偏转轨道切线方向发射出连续谱的同步辐射光,引出的同步辐射光经需求加工(如分光、准直、聚焦等)后便可输送至用户进行研究或利用。如我国上海同步辐射光源由全能量注入器、电子储存环、光束线和实验站组成,其中全能量注入器的作用是向电子储存环提供电子束并使其加速到所需能量,包括电子直线加速器、增强器和注入/引出系统;该同步辐射光源运作时,通过电子枪产生的电子束(电子能量为0.1MeV)先被约40米长的电子直线加速器加速到0.15GeV(1GeV=1000MeV),然后被注入到周长约180米的增强器中,由增强器继续加速到3.5GeV,再经过注入/引出系统注入到电子储存环,电子储存环储存电子束并提供同步辐射光,光束线则对引出的同步辐射光进行传输、加工,接着提供给实验站上的用户使用。
为使带电粒子具有“相对论性”,现有的同步辐射光源通常会将电子束加速到很高的电子能量。刘祖平在其发表的《同步辐射光源物理引论》(P250-252)中提到,我国的北京同步辐射光源,电子束的能量为2.5GeV;上海同步辐射光源达到3.5GeV;美国的APS同步辐射光源甚至高达7.0GeV。要达到且运行如此高的电子束能量,使得现有同步辐射光源存在有以下问题:(1)能耗大,运行费用高;例如,美国的APS同步辐射光源,运行费用高达9000万美元/年;而我国合肥同步辐射光源,虽然电子束的能量为800MeV,运行费也高达1200万元人民币/年,北京和上海的同步辐射光源更是远高于此;(2)设备庞大复杂,造价高;例如,美国的APS同步辐射光源,总共投资了4.6亿美元;而上海同步辐射光源,总共投资了12亿元人民币。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供了一种生产同步辐射光的新方法,该方法克服了现有技术中关于“只有能量很高、飞行速度接近光速的‘相对论性’电子在电磁场中发生偏转才能产生同步辐射”的技术偏见,采用低能量电子注入法,并维持储存环中的电子在低能状态下运行,从而实现产生高辐射功率、高亮度的同步辐射光,达到简化设备、降低能耗以及设备生产、运行成本的目的,具有很高的经济效益和社会效益。
本发明采用的技术方案是:一种生产同步辐射光的方法,包括以下步骤:电子产生、电子加速、电子注入、电子存储环中偏转,其关键在于,不采用现有技术中的高能量电子注入法,而大幅度降低注入电子的能量,使加速器和储存环中的电子束能量保持在100MeV或以下,在不改变原有同步光源的电子储存环结构和操作条件下,生产出该光源原有波段和亮度的同步光;在改变储存环的偏转磁场强度的情况下,生产出不同波段的同步光。
本发明在不需要高能电子的条件下,依然能够实现同步辐射光的产生。
为能达到更好地节能效果,作为本发明的进一步说明,所述存储环中电子的能量保持在50MeV或以下。
以上本发明技术方案中所述的电子能量指“名义能量”,即加速电压与电子电量的乘积。
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