*二、俄歇电子和同步辐射

         如果原子的内壳层上出现空位,外层电子向这个空位跃迁并以发射X射线的方式将多余的能量释放出来,这就是上面所讨论的标识辐射的情形。实际上,当在外层电子向空位跃迁时,可以不发射X射线,而是将能量传递给同层的其他电子或更外层的某个电子,这个电子获得能量而脱离原子,就称为俄歇(P.V.Auger)电子。

         由于俄歇电子的能量决定于原子内层能级的结构,因此从俄歇电子能量和强度的测量中可以获得原子的结合能和内层能级结构等方面的信息。固体材料的俄歇电子谱可以用于对材料表面的组成和结构的分析。

         同步辐射作为产生X射线的新方法,作为一种新型光源,近年来引起了人们的极大兴趣和关注。现在全世界已有二十多台电子同步加速器作为专用或兼用同步辐射光源,我国在北京和合肥也已建成了这样的光源。

         大家知道,任何带电粒子作加速运动都一定要辐射电磁波。显然,带电粒子沿圆周作加速运动比沿直线作加速运动所产生的辐射要强得多。可以证明,在圆周运动中,带电粒子所产生的辐射与粒子质量的四次方成反比。如果电子和质子沿相同半径的圆形轨道以相同的能量作圆周运动,那么电子产生的辐射能量要比质子大1013 倍。因此,通常是在电子同步加速器上获得这种辐射的,故称同步辐射。

         同步辐射至所以会作为新型光源令人注目,是由于它具有一系列优异特性:

         (1) 强度大。可以证明,当能量为E (单位为GeV)的电子沿半径为R (单位为m)的圆周运动时,如果电子流强度为I (单位为A),则同步辐射的总功率P (单位为kW)可以表示为

                        .                    (17-57)

目前超大功率的X光管所产生的X射线的功率在10 W的量级,而一台普通的同步加速器产生的同步辐射的功率在10 kW 的量级,德国的一台20 GeV的同步加速器可产生功率达1500 kW的同步辐射。

         (2) 能谱宽。同步辐射是连续谱,波长的范围很宽,可以作为波长连续可调的光源,最短波长决定于电子的能量。

         (3) 方向性好。同步辐射的角分布与电子的速度有关,当电子的速度接近光速时,同步辐射几乎全部集中在电子运动的切线方向,其准直性可与激光相媲美。

         (4) 偏振性好。同步辐射是完全的线偏振波,振动面与电子回旋的轨道平面相垂直。

         (5) 时间结构好。脉冲宽度很窄,脉冲间隔较长且可调,有利于观测与时间有关的现象。

         同步辐射作为一种性能优异的新光源,目前已经应用于固体物理和材料科学的研究以及超大规模集成电路研制中,并且已经展现了它的广阔的应用前景。

       
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