同步辐射光源

光是人类观察大自然的重要凭借，也是电磁波。电磁波整个家族中，除了我们肉眼唯一看见的「可见光」外，依波长的长短，还包含无线电波、微波、红外光、紫外光、X 光、与伽玛射线等，不同光源因其特性在人类日常生活中扮演不同角色。

同步辐射光源涵盖红外光、可见光、紫外光及X 光等波长范围之电磁波，1947 年首次在美国通用电器公司的同步加速器上意外被发现，因为具有波长连续、亮度极高、截面积小的特性，且波长范围涵盖数十微米至数百分之一纳米，因此可以帮助人类观察肉眼所看不到的世界。

同步辐射光源是科研实验的最佳利器

当同步辐射光源照射在物质上时，会产生许多不同的效应。例如光电子发射、离子或中性原子脱离、吸收、散射、绕射或产生荧光等现象，每一种效应皆与物质本身的物理或化学特性有密切关联。因此，利用同步辐射光源观察物质，将可准确地探究物质的内部结构及物质内电子间的交互作用。同步加速器光源是二十一世纪尖端基础科学研究、生医科技及工业应用不可或缺的实验利器，可广泛用于材料、生物、医药、物理、化学、化工、地质、考古、环保、能源、电子、微机械、纳米组件等领域。

同步辐射光源分代

到目前为止，同步辐射光源可分为以下四代：

第一代是以高能物理实验为主的兼用光源，可以是储存环或同步加速器。如美国康奈尔大学CHESS光源，北京同步辐射装置BSRF。BSRF依托于北京正负电子对撞机，部分时间按同步辐射专用模式运行，在专用模式下，总体性能大体达到第二代光源水平。

第二代是同步辐射专用光源，典型设计为利用弯转磁铁产生同步辐射，它们都是电子储存环，通常能量较低。如美国布鲁克海文国家实验室NSLS光源（800MeV），巴西国家同步辐射实验室LNLS光源（1.37GeV），合肥国家同步辐射实验室NSRL光源（800MeV）。NSRL适于开展软X射线和真空紫外波段的研究，可向波长更长的红外、远红外波段扩展。第一代和第二代是按照加速器装置的首要目的进行分类的。

第三代也是同步辐射专用光源，与第二代光源的区别在于光源能量更高。比如美国阿贡国家实验室的APS光源（7GeV），劳伦斯伯克利国家实验室的ALS光源（1.9GeV），欧洲同步辐射装置ESRF（6GeV），德国的BESSYⅡ光源（1.7GeV），英国的Diamond光源（3GeV），法国的SOLEIL光源，日本的SPring-8光源（8GeV），上海同步辐射装置SSRF（3.5GeV）。SSRF建成后，中国有三台同步辐射光源同时运行，布局更趋合理。目前在世界范围内，第三代是同步辐射光源的主流。

第四代则被认为是自由电子激光（FEL）光源。X射线自由电子激光不仅能产生无与伦比的高亮度辐射，而且辐射具有完全的横向相干性，并且是脉冲式的。比较有代表性的FEL光源有美国的LCLS光源，德国的Euro XFEL光源等。中国在在上海兴建了软XFEL和硬XFEL装置。正在建设的“北京光源”，它建成以后将比美国已经刚刚建成的NSLS-II要亮70倍，比瑞典刚刚建成还没有投入运行的MAXIV要亮10倍。“北京光源”项目预工期历时约6年，计划耗资48亿元。

世界上主要第三代同步辐射设施