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　　人类文明的发展，始终与光相伴，光的利用和开发是人类文明史的一部分。1879年，电灯的发明照亮了黑夜；1895年，X射线的运用使得我们能够透视肉眼看不到的世界；20世纪初，更亮更纯的激光被用于研究单个原子；1947年，科学家发现当自由电子做环形高速运动时会发射电磁辐射，由此人类再添探索微观世界的利器。毫不夸张地说，每引出一束光就能照亮一个学科领域里一些不为人知的“阴影”和“角落”。迅速发展的同步辐射，更是凭借其无可比拟的优异特性，成为研究者们进一步探索物质世界的“眼睛”。

　　20世纪20年代，加速器的发明，开启了人类用高能粒子来研究微观世界的时代。加速器通过电磁场使带电粒子加速，其获得的能量和加速长度成正比。而为了获得更高能量的粒子，需要不断增加加速器的长度，由此科学家发明了环形回旋加速器。由于被加速粒子质量和能量之间的制约，传统的回旋加速器无法得到较高能量的粒子。为此，科学家们进一步研发出了同步回旋加速器，其磁场强度与粒子能量呈正相关，粒子回旋频率与高频加速电场同步，突破了传统回旋加速器的能量限制，在此基础上又进一步发展了同步加速器技术，以实现更高能量的粒子加速。但是高能粒子在闭合的环形加速器中运动时，当运动方向改变时，会在切线方向发出辐射，造成能量损失。在同步加速器上，第一次实验观察到引起加速粒子能量损失的辐射，这种辐射被称为“同步辐射”（图1）。

　　同步辐射是指速度接近光速的带电粒子在做曲线运动时沿切线方向发射出的电磁辐射，它的光谱很宽，可以覆盖从红外、紫外、软X射线到硬X射线的光谱范围，为众多基础科学领域和应用研究提供先进手段。从此人类对世界的探索，在空间上拓展到原子与分子尺度，在时间上拓展到纳秒、皮秒或飞秒尺度。通过同步辐射光源，我们能够看到以前难以观察的物质内部结构以及变化过程。同步辐射光源是基于同步加速器的装置，其主要组成部分包括：注入器、储存环、光束线、实验站。同步辐射光源被称为高品质的巨型X射线机和超级显微镜，具有高亮度、高准直性以及波长可调等不可替代的优点，是支撑众多学科前沿基础研究与高新技术研发不可或缺的实验平台（图2）。

　　随着科学技术的发展和应用需求的增加，世界各国对同步辐射光源的发展建设都很重视，目前同步辐射光源已经发展至第四代：第一代是寄生在高能物理装置上的兼用装置；第二代是专门设计、用于同步辐射应用的专用光源；第三代是低发射度、大量采用插入件的专用光源；第四代则是以衍射极限储存环为发展方向的新一代光源，将进一步降低发射度，以提高光源的亮度和相干性（图3）。

　　同步辐射早已走出实验室，在实际应用的各个领域大放异彩。如今，同步辐射光源已成为尖端科学研究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、地质等领域。近几十年，有五届诺贝尔化学奖获得者，他们的研究成果直接用到了同步辐射光源。1997年，约翰·沃克（John E.Walker）利用同步辐射光源，解析出三磷酸腺苷蛋白的结构，因而获得诺贝尔化学奖。进入21世纪之后，对同步辐射光源的利用更加普遍，在同步辐射光源的辅助下，蛋白质晶体学领域还获得了2003年、2006年、2009年、2012年的诺贝尔化学奖（图4）。

　　同步辐射光源正在经历从第三代到第四代的跨越。第四代同步辐射光源是基于衍射极限储存环技术，亮度将比第三代光源提高几百倍以上，相干性更好，对世界科技变革的影响难以估量，已成为当前国际竞争的热点。高亮度光源发展的另一条技术路径—自由电子激光的发展，使得人类能够在原子分子水平上动态认识世界。自由电子激光的原理是通过自由电子和光辐射的相互作用，电子将能量转送给辐射而使辐射强度增大。自由电子激光的发展将为多学科提供高分辨成像、超快过程探索、先进结构解析等尖端研究手段，必将有效推动诸多学科领域的基础和应用研究的发展（图5）。

（文章来源：科学出版社）

合肥原位科技有限公司致力于以原位技术为核心，开发各类原位反应装置，其中同步辐射原位装置系列如下，如有需求欢迎电联：

1、多相光（电）催化原位XAFS反应池

主要用于光催化、电催化、光电催化反应过程中的原位XAFS数据采集。该反应池集合光、电灯多外场条件，可进行液相、气相和固相等多相催化反应，包括典型的光（电）催化降解VOCS、分解水、还原CO2、固氮等。

2、高温高压XAFS反应池

高温高压XAFS反应池可配合合肥同步辐射/北京高能所/上海光源线站使用，能够实现样品在高温高压环境下的原位XAFS在线测试。测试模式为透射模式和掠入模式。