第四代X射线光源

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X射线被认为是新生代能源，应用广泛，但是同步加速器的技术瓶颈也限制了X射线的应用，瑞典研究者们研发设计的新一代MAX IV同步加速器有望改善这一现状，为X射线的应用铺平了道路。

瑞典的新一代同步加速器有望为研究人员对X射线的研究开辟新路径。在瑞典隆德，研究人员将电子置于新型同步加速器中进行加速，希望以此来开启X射线科学的新纪元。


同步加速器是一种粒子加速器，可以用来产生X射线。X射线的应用很广，涉及结构生物学和材料科学等领域。新一代技术有望在全世界范围内降低X射线光源的成本，并且提高其性能，确保以前难以实现的实验顺利进行。


在当地时间8月25日晚上10点，位于隆德的MAX IV加速器首次投入使用。该项目总监Christoph Quitmann在《自然》杂志上介绍说：“该设备长528米，能量为3GeV，是世界上首个“第四代”同步加速器。”


Robert Hettel是SLAC国家加速器实验室（位于加利福尼亚州，门洛帕克市）的加速器物理学家，他说：“MAX IV的出现意味着X射线光源的研究将会有重大进展，因为以前的回旋加速器很难达到如今加速器的效果。”


Chris Jacobsen是美国阿贡国家实验室（位于伊利诺伊州的莱蒙特市）的一名X射线物理学家，他对MAX IV同步加速器称赞有加：“毫无疑问，获得加速电子是至关重要的第一步……MAX IV把世界带入了同步加速器光源的新时代。”


在同步加速器中，电子束以近乎光速在环形真空管中循环加速。加速器中有强大的磁场，该磁场包含两类：1.“弯曲”作用磁场使电子围绕环形轨道运动；2.“集中”作用磁场使电子克服相互之间的斥力而聚集在一起。之后电子束再通过一种特殊的磁场来“修饰”其周边这样就可以产生脉冲X射线，这也就是我们所说的同步辐射。


第四代光源有望使电子束更加集中，这样所产生的X射线脉冲就能聚集更多的光子，提高其聚集度和明亮度。因此新一代的X射线能明显提高实验效率。一些借助第三代同步加速器所产生的X射线需要几天才能完成的实验，利用第四代技术，仅需几分钟就可以完成。