什么是同步辐射光源？
同步辐射光源利用弯转磁铁迫使高能电子束在环形同步加速器中以接近光速的速度循环运动。沿着偏转轨迹的切向，电子会发射连续光谱的电磁波。这种电子自发辐射具有高强度和宽光谱范围的特点，可以任意选择所需波长并进行连续调谐。因此，它已成为一种新型的科学研究光源。
光源的主要结构：
它主要由直线加速器、增压器、储存环、束线和实验站组成。
发展历程：
光源特性
- 高强度
例如，使用传统X射线机拍摄晶体缺陷的X射线图像通常需要7到15天的曝光时间，而使用同步辐射光源只需几秒或几分钟。因此，工作效率提高了数万倍。高亮度使得同步辐射能够完成许多传统光源无法完成的任务。 - 广谱
同步辐射覆盖的光谱范围很广，从红外线、可见光、真空紫外线和软X射线一直延伸到硬X射线。它是目前唯一能够在提供如此高亮度的同时覆盖如此宽广光谱范围的光源。 - 高准直
通过光学元件提取的同步辐射具有极佳的准直性。聚焦后，亮度可以显著提高，从而可以研究材料中极小的样品和痕量元素。 - 脉冲式
同步辐射是由储存环中周期性循环的电子束发射的，其脉冲时间结构从纳秒到微秒不等。这一特性使得研究化学反应、物理激发和生物细胞变化等随时间变化的过程成为可能。 - 极化
与可见光类似，储存环发射的同步辐射可以根据观测角度的不同呈现线偏振或圆偏振。这一特性可用于研究样品中特定参数的取向。
主要应用领域：
工程材料
HEPS工程材料光束线提供具有强穿透能力、多尺度空间分辨率、高密度灵敏度、高角度分辨率和宽场特性的无损检测方法。它能够对工程材料的微观和介观结构特征以及残余应力分布进行原位、无损、多维和多尺度研究。此外，它还支持研究材料制造和加工技术、载荷和环境条件与宏观服役性能之间的关系。
先进材料
工业级3D打印作为先进制造技术的代表，是“中国制造2025”战略的关键要素。复杂的加工过程往往会导致微观结构演变和残余应力，进而降低材料性能并导致过早失效。HEPS能够对加工和使用状态进行原位、无损、实时诊断，从而深入了解微观结构与性能之间的联系，并有助于提高先进材料的可靠性。
催化与能源
高效、清洁、可再生绿色能源应用的关键在于理解化学催化反应过程，以及在分子和纳米尺度上实现可控催化。此类研究需要具备高X射线通量、高亮度、优异的时间和空间分辨率，并能够在真实条件下进行原位和操作实验的同步辐射装置。只有高亮度、极低发射度的同步辐射装置才能提供这些研究条件。
新能源
页岩油气已成为全球资源开发的新亮点。利用HEPS公司的纳米CT技术，可以实现页岩结构的纳米级分辨率三维成像，揭示页岩孔隙的空间分布特征，并获取孔隙连通性、孔径分布和孔隙体积等参数。此外，小角散射方法能够分辨纳米孔隙及其在不同尺度上的分布，为研究页岩油气的储层特性提供科学数据。
同步辐射光源的全球分布
同步辐射光源广泛应用于国民经济、科学研究和国防工业，而各种磁性材料是其中不可或缺的组成部分。
