文档介绍：同步辐射在凝聚态物理中的应用探析
凡瑞霞曹伟涛摘要同步辐射是电子同步加速器中产生的电磁辐射(SynchrotronRadiation,简称SR)。凝聚态物理研究固体、液体、液晶和无序物质的结构及其物理性质和规律,是物理学中内容最丰富、应用同步辐射在凝聚态物理中的应用探析
凡瑞霞曹伟涛摘要同步辐射是电子同步加速器中产生的电磁辐射(SynchrotronRadiation,简称SR)。凝聚态物理研究固体、液体、液晶和无序物质的结构及其物理性质和规律,是物理学中内容最丰富、应用最广泛的一门分支学科。SR的出现也是首先应用到凝聚态物理范畴,凝聚态物理涉及的范围十分广泛,本文只介绍SR在凝聚态物理若干领域的应用。
关键词同步辐射凝聚态物理范畴
1凝聚态物理的基本理论
同步辐射是粒子加速器中从几百MeV到10GeV以上的高能带电粒子(通常为电子)发射的电磁辐射。在同步源所提供的强辐射的波长范围内,还没有适用的激光源或者可调谐的激光源。由于同步辐射具有很多我们所要的性能,比如高度大,可调范围宽、准直性强、线性极化好、稳定性高,-1ns脉冲的形式出现,在过去的10年中,粒子物理学的这一废弃的副产品已经越来越多地应用到低能物理学的广阔领域之中,凝聚态物理学中,业已采用同步辐射从实验上确定Cu或Ni之类元素或GaAs的CdS之类半导体材料中电子的能量—动量关系E(k);通过实验确定交换分裂同温度的依赖关系,证明用纯能带模型去解释Nir的铁磁性是不恰当的。纵观凝聚态物理学的基本理论,如固体能带理论、点阵动力学理论、对称破缺的相变理论、缺陷理论等,都非常有效。它们解释和指导了材料的生产,如:说明了铜、铝等金属的导电性;锗、硅及***化镓等材料的半导体性质;铁、钴、镍及一些稀土金属的铁磁性;锡、铌等金属与合金的超导电性;钛酸钡、铌酸锂、磷酸二氘钾等晶体的铁电性。
2SR在凝聚态物理中的应用
同步辐射是一种用途广泛的强光源。在电子同步加速器中,同步辐射强度与电子能量的四次方成正比,并与加速器半径的平方成反比。就可以借着同步光源连续拍下间隔百分之一秒的图像。(1)绕射同步辐射是很强而且极狭窄的光束,这两点特性,可用于蛋白质晶体的绕射研究,以了解蛋白质的结构。蛋白质不容易生成晶体,故样品本身的生成不是一个纯技术的问题。一般来说,生成的蛋白质晶体都很小,用同步辐射从事其绕射结构的研究已显示比传统的高强度x光绕射结果清晰得多。另外,同步辐射具有连续而光度强的特性,已开始被用于能量散布绕射的实验,照射时间短,因而可研究晶体粉末受压、加温时的相变化。(2)漫散射X光漫散射指的是高序的布喇格绕射,强度很弱,但是它对晶体结构或非晶体结构都能提供重要的资料,所以在以传统的强x光为光源的实验中,已有不少应用。同步辐射具有强的连续光谱及狭窄的光束,在这方面的研究应有很好的前途。
凝聚态物理研究固体、液体、液晶和无序物质的结构及其物理性质和规律,是物理学中内容最丰富、,凝聚态物理涉及的范围十分广泛,本文只介绍SR在凝聚态物理若干领域的应用。
同步辐射加速器可以说是应用范围最广泛的加速器。人类利用加速器的历史已经有很长一段时间了,从汤姆生(