同步辐射光学与技术  082700M02011H

学期:2020—2021学年(春)第二学期 | 课程属性:一级学科普及课 | 任课教师:盛伟繁,李明
授课时间: 星期四,第10、11、12 节
授课地点: 教二楼118
授课周次: 1、2、3、4、5、6、8、9、10、11、12、13、14、15、16
课程编号: 082700M02011H 课时: 50 学分: 2.00
课程属性: 一级学科普及课 主讲教师:盛伟繁,李明 助教:
英文名称: Synchrotron radiation optics and technology 召集人:

教学目的、要求

本课程针对与同步辐射装置打交道的各类人员,可以作为将来专业从事同步辐射光学与工程的科研、工程人员的专业基础课程,也可以作为将会应用同步辐射于各个领域的研究人员的专业选修课程。 本课程的目的是使学生较系统全面地了解与初步掌握同步辐射从光源产生到光束线及实验站调制的光学与技术。要求学生能有较清晰的物理图像和物理概念,学会一些基本的物理计算,并通过进一步查阅文献能够进行更复杂的分析与计算。

预修课程

物理光学

教 材

主要内容

第一章 同步辐射光源物理概论 (盛伟繁 主讲)
第一节 同步辐射简介            (1课时)
1、 同步辐射定义、产生原理
2、 同步辐射主要特性
3、 同步辐射发展史
4、 同步加速器、储存环及束流物理
第二节 电子束横向运动          (1课时)
1、 横向运动标准方程及其解
2、 横向震荡和工作点
3、 β函数、η函数和α因子
4、 横向运动图像及束流发射度
第三节 电子束纵向运动          (1课时)
1、 纵向运动方程及其解
2、 纵向震荡
3、 纵向运动图像、束流能散度和束团长度
第四节 电子束团尺寸            (1课时)
1、 同步辐射对束团的作用
2、 电子束团尺寸
第五节 电子束寿命              (1课时)
1、 量子寿命
2、 散射寿命
3、 托歇克寿命
第六节 发射件的同步辐射原理、特性及技术  (5课时)
1、 弯铁
2、 Wiggler
3、 Undulator
4、 插入件技术

第二章 X射线聚焦 (李明 主讲)
第一节 X射线聚焦原理及技术     (2课时)
1、 各种反射聚焦元件
2、 各种折射聚焦元件
3、 各种衍射聚焦元件
4、 联合聚焦元件
第二节 X射线全反射    (2课时)
1、 全反射
2、 临界角
3、 反射率
第三节 X射线聚焦     (1课时)
1、 环面聚焦
2、 K-B聚焦
第四节 X射线成像     (4课时)
1、 像差
2、 表面误差(面形误差与粗糙度)
3、 部分相干光学

第三章 晶体单色器(李明 主讲)
第一节 晶体衍射理论    (4课时)
1、 晶体特征参数
2、 布拉格定律
3、 X射线衍射机理
4、 劳埃衍射
5、 布拉格衍射
6、 衍射动力学简介
第二节 光学图解法    (2课时)
1、 空间相位法
2、 光学图解在晶体单色器中的应用
3、 光学图解在束线系统中的应用
第三节 各种晶体单色器   (3课时)
1、 多晶衍射
2、 弯晶单色聚焦
3、 双晶单色器
第四章 光栅单色器
第一节 光栅衍射理论    (4课时,李明 主讲)
1、 光栅衍射
2、 光栅分光
3、 闪跃光栅
4、 衍射效率
5、 总传输效率
6、 衍射光学元件
第二节 凹面光栅成像理论   (2课时,李明 主讲)
1、 成像几何
2、 罗兰原理
第三节 各种光栅单色器   (3课时,盛伟繁 主讲)
1、 正入射单色器
2、 掠入射单色器
3、 柱面元件单色器
4、 环面光栅单色器
5、 边线距光栅单色器
6、 平面光栅单色器
第五章 同步辐射探测      (2课时,盛伟繁 主讲)
1、 BPM
2、 实验分析探测器
3、 标定与测量
第六章 光束线工程技术 (李明 主讲)
1、 光束线设计                  (2课时)
2、 前端区                      (1课时)
3、 束线真空计算、产生及监测    (1课时)
4、 压弯技术                    (1课时)
5、 热变形与冷却                 (1课时)
6、 能量扫描                     (1课时)
7、 计算工具软件入门             (1课时)
8、 光学元件面形检测技术         (1课时)
9、 振动的传播、测量与分析       (2课时)

参考文献

《同步辐射光源物理引论》 刘祖平 中国科学技术大学出版社 2009
《神奇的光——同步辐射》 冼鼎昌 湖南教育出版社 1994
《同步辐射光学与工程》 徐朝银 中国科学技术大学出版社 2013
《Dynamical Theory of X-ray Diffraction》 A. Authier OXFORD University Press, 2004
《The Physics of Synchrotron Radiation》Albert Hofmann, Cambridge University Press, 2004
《Coherent X-Ray Optics》David M. Paganin, OXFORD Science Publications, 2005
等等
《Elements of Mordern X-ray Physics》 Jens Als-Nielsen 等 John Wiley & Sons, Ltd 2001
等等