北京同步辐射装置及其应用PDF电子书下载

1绪论&冼鼎昌 1

参考文献 7

2同步辐射光源&徐刚 9

2.1 概论 9

2.2 储存环 10

2.2.1 储存环 10

2.2.2 电子束 13

2.2.3 发射度 14

2.3 弯铁辐射 15

2.3.1 弯铁辐射 15

2.3.2 光谱特性 17

2.3.3 光子通量 18

2.3.4 亮度 19

2.3.5 偏振性 19

2.3.6 时间结构 20

2.4 插入件 20

参考文献 28

3同步辐射光束线&阎永廉 30

3.1 光束变换和传输系统 30

3.1.1 引言 30

3.1.2 前端区 30

3.1.3 辐射防护和人身安全连锁系统 32

3.1.4 真空系统 33

3.2 光学系统中的重要元部件 33

3.2.1 镜 34

3.2.2 衍射晶体 38

3.2.3 分光光栅和光栅单色器 41

3.3 北京同步辐射装置光束线概貌 45

3.4 北京同步辐射装置硬X波段光束线 47

3.4.1 硬X波段光束线概述 47

3.4.2 光束线1W1B、1W2B、3W1A、4B9A 49

3.4.3 光束线4W1A 51

3.4.4 光束线4W1B 53

3.4.5 微束聚焦光束线4W2 55

3.4.6 弯晶子午聚焦光束线1W1A、1W2A 56

3.4.7 中能光束线4B7A 60

3.5 北京同步辐射装置真空紫外波段和软X波段光束线 63

3.5.1 光栅单色器光束线概述 63

3.5.2 球面光栅单色器光束线4B9B 64

3.5.3 变线距光栅单色器光束线4B7B 68

3.5.4 真空紫外波段光束线4B8 72

参考文献 74

4 X射线生物大分子实验站&董宇辉 76

4.1 蛋白质晶体学 76

4.1.1 引言 76

4.1.2 相位解析方法 77

4.1.3 结构精修及验证 85

4.2 束线及实验装置 87

4.3 应用 88

4.3.1 SARS冠状病毒的研究 88

4.3.2 菠菜捕光蛋白LHC-Ⅱ结构的研究 89

3.3 AvrPto和Pto蛋白质复合物结构的研究 90

4.3.4 AMPK催化结构区域（KD）与自抑制区域（AID）结构的研究 91

参考文献 92

5 X射线衍射实验站&吴忠华 95

5.1 X射线衍射原理 95

5.1.1 一个电子的散射 95

5.1.2 一个原子的散射 98

5.1.3 一列原子的散射 99

5.1.4 一个孤立晶胞的衍射 100

5.1.5 一个晶体的衍射 102

5.1.6 反射球 106

5.1.7 谢乐（Scherrer）公式 108

5.1.8 衍射强度修正 109

5.2 束线及实验装置 113

5.3 实验站参数 115

5.4 研究方法 116

5.4.1 X射线衍射 116

5.4.2 X射线反射 118

5.4.3 X射线衍射异常精细结构 119

5.4.4 X射线反射异常精细结构 119

5.4.5 X射线吸收精细结构 120

5.4.6 小角X射线散射 121

5.5 应用 122

参考文献 122

6 X射线漫散射实验站&贾全杰 125

6.1 晶体结构缺陷的X射线漫散射 125

6.2 表面、界面的X射线散射 128

6.2.1 薄膜材料的X射线镜面反射 129

6.2.2 薄膜材料的X射线非镜面散射 135

6.3 束线及实验装置 138

6.4 研究方法 140

6.5 应用 142

参考文献 142

7 X射线高压衍射实验站&刘景 144

7.1 高压技术 144

7.1.1 金刚石对顶砧原理及高压条件的获得 144

7.1.2 传压介质和静水压技术 146

7.1.3 压力的测量 147

7.1.4 高温DAC技术 149

7.2 高压衍射 150

7.2.1 能量色散X射线衍射（EDXD） 151

7.2.2 角度色散X射线衍射（ADXD） 153

7.2.3 原位高压衍射谱的获取 156

7.2.4 EDXD和ADXD的比较 158

7.3 束线及实验装置 159

7.3.1 光束线4W2 159

7.3.2 微束聚焦系统 160

7.3.3 原位高压X射线衍射系统 162

7.3.4 金刚石对顶砧高压装置 165

7.3.5 激光加温系统 167

7.3.6 红宝石测压和拉曼光谱测量系统 170

7.4 应用 172

7.4.1 压致结构相变 172

7.4.2 压缩性质和状态方程 173

7.4.3 压致化学反应 173

7.4.4 高压熔化性质 174

参考文献 175

8小角X射线散射实验站&董宝中 178

8.1 小角X射线散射原理 178

8.1.1 单个电子的散射强度 179

8.1.2 一个分子或粒子的散射强度 179

8.1.3 纪尼叶（Guinier）近似律 183

8.1.4 零角度的散射强度 184

8.1.5 粒子形状相同、大小不相同的稀疏颗粒系的散射强度 185

8.1.6 粒子平均散射强度与特征函数 186

8.1.7 相关函数和距离分布函数 187

8.1.8 波罗德（Porod）定律 188

8.1.9 分形系统 190

8.2 束线及实验装置 191

8.2.1 小角散射装置 192

8.2.2 自动控制系统 195

8.2.3 数据采集系统 195

8.3 研究方法 196

8.3.1 小角散射装置的分辨率 196

8.3.2 试样的制备和要求 197

8.4 数据处理 197

8.4.1 散射曲线中心点的确定 197

8.4.2 探测器噪音的扣除 198

8.4.3 背底散射的扣除和入射光强的归一化 199

8.4.4 坐标转换 200

8.4.5 数据分析 200

8.5 应用 202

参考文献 204

9 X射线吸收精细结构实验站&谢亚宁 207

9.1 XAFS基础 207

9.1.1 X射线吸收与荧光 207

9.1.2 XAFS原理 210

9.2 束线及实验装置与研究方法 216

9.2.1 实验要素及方法综述 216

9.2.2 1W1B-XAFS光束线 219

9.2.3 透射XAFS实验装置及实验要点 220

9.2.4 LYTLE荧光电离室原理及实验要点 225

9.2.5 固体阵列探测器原理及使用要点 228

9.2.6 透射及荧光两种实验方法总结 230

9.2.7 基于XAFS的相关实验方法 231

9.3 数据处理 235

9.3.1 提取EXAFS信号χ（k） 236

9.3.2 拟合求取结构参数 242

9.3.3 XANES的解释 245

9.3.4 XAFS数据处理软件 247

9.4 应用 248

9.4.1 催化、化工领域 248

9.4.2 固体物理、材料科学领域 249

9.4.3 结构生物学领域 249

9.4.4 环境科学及其他领域 249

参考文献 250

10 X射线成像实验站&朱佩平 253

10.1 X射线形貌术 253

10.1.1 同步辐射X射线形貌术实验原理 254

10.1.2 形貌像的形成 257

10.1.3 形貌图上晶体缺陷 259

10.1.4 应用 263

10.2 硬X射线相位衬度成像 265

10.2.1 硬X射线相位衬度成像原理和研究方法 266

10.2.2 X射线相位衬度CT成像 284

10.2.3 应用 297

10.3 硬X射线纳米分辨CT 306

10.3.1 引言 306

10.3.2 硬X射线纳米分辨CT原理 308

10.3.3 应用 310

参考文献 315

11 X射线荧光微分析实验站&陈栋梁 318

11.1 X射线荧光分析原理 318

11.1.1 X射线荧光光谱 319

11.1.2 X射线激发X射线荧光强度 322

11.1.3 X射线荧光分析 327

11.2 束线及实验装置 328

11.2.1 4W1B光束线 328

11.2.2 实验站装置 330

11.2.3 控制系统 333

11.2.4 数据采集系统 333

11.3 实验方法 334

11.4 数据处理 335

11.4.1 数据处理 335

11.4.2 误差分析 337

11.5 应用 338

参考文献 339

12软X射线光学实验站&崔明启 342

12.1 软X射线光学原理 343

12.1.1 软X射线能区的界定 343

12.1.2 复折射系数与光学常数 344

12.1.3 吸收与相移 346

12.1.4 全反射角、正入射角及布儒斯特（Brewster）角 346

12.2 束线及实验装置 347

12.2.1 软X射线光栅单色器光束线3W1B 347

12.2.2 中能X射线双晶单色器光束线3B3. 350

12.2.3 高精度软X射线综合测试分析装置 352

12.2.4 同步辐射软X射线多层膜综合偏振测量装置 353

12.2.5 软X射线绝对光强监测系统 354

12.3 研究方法 356

12.3.1 光束线输出特性诊断 356

12.3.2 光束线偏振特性的测量 357

12.3.3 软X射线条纹相机（SXRSC）的静态性能研究 357

12.4 在国家高技术中的应用 359

12.4.1 惯性约束聚变实验探测元器件与大型探测设备性能标定研究 359

12.4.2 在国家载人航天器“神舟二号”空间天文分系统中的应用 363

12.5 在材料及光学元件方面的应用 365

12.5.1 低维半导体材料研究 365

12.5.2 纳米碳管光学性能研究 366

12.5.3 金刚石薄膜材料研究 366

12.5.4 软X射线激光用分束镜研究 366

12.5.5 软X射线磁光法拉第效应研究 366

12.6 展望 368

参考文献 369

13光电子能谱实验站&奎热西·依布拉欣 371

13.1 光电子能谱原理 371

13.1.1 引言 371

13.1.2 光电子能谱原理 374

13.1.3 角积分与角分辨光电子能谱 376

13.1.4 电子平均自由程 378

13.1.5 光电子传输机制 380

13.1.6 光电子发射与俄歇电子发射 382

13.2 软X射线光电子能谱 385

13.2.1 芯能级光电子能谱实验模式 385

13.2.2 芯能级光电子能谱 389

13.3 光电子能谱实验装置 392

13.3.1 引言 392

13.3.2 电子能量分析器 394

13.3.3 能量分辨率 394

13.4 光电子能谱实验技术新的发展趋势——硬X射线光电子能谱 395

13.4.1 引言 395

13.4.2 硬X射线光电子能谱 396

13.5 应用 402

13.5.1 引言 402

13.5.2 光束线及能量分辨率 402

13.5.3 应用 404

13.6 光电子能谱实验方法回顾与展望 410

13.6.1 引言 410

13.6.2 实验方法及数据间的关系 411

13.6.3 实验方法上的悖论与漏洞 413

13.6.4 展望 414

13.7 综合型北京同步辐射装置光电子能谱实验平台 416

13.7.1 引言 416

13.7.2 实验平台配置及功能 416

13.7.3 重要功能的指标参数 417

参考文献 419

14真空紫外光谱实验站&陶冶 427

14.1 真空紫外光束线4B8 427

14.2 同步辐射圆二色谱（SRCD） 429

14.2.1 引言 429

14.2.2 SRCD谱仪 431

14.2.3 SRCD测试注意事项 439

14.2.4 CD分析和数据库 441

14.2.5 SRCD应用 444

14.3 真空紫外激发荧光光谱 447

14.3.1 真空紫外荧光光谱仪 448

14.3.2 真空紫外荧光光谱应用 448

14.3.3 时间分辨荧光光谱 449

参考文献 451

15 X射线光刻及LIGA实验站&伊福庭 454

15.1 概论 454

15.2 北京同步辐射装置光刻束线及实验站 455

15.3 同步辐射纳米光刻技术 459

15.4 同步辐射LIGA技术 461

15.5 应用 469

参考文献 470