Re: [新闻] 预算被删 全球最亮“台湾光子源”面临断

楼主: sewer (下水道)   2015-05-22 22:10:59
权限不足,借帐号发文
好的,110来稍微厘清一些问题
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#1LNNij0h
(1) 5.备注:
※ 一个人一天只能张贴一则新闻,被删或自删也算额度内,超贴者劣文,请注意
到底是有多亮啦?
ANS: 到底有多亮首先要了解亮度的定义
亮度不单纯是单位面积(单位时间)通过的能量,举个例,因为太阳离地球很远,所以太阳
发出的光抵达地球时几乎是平行光,我们可以用凸透镜聚焦让单位面积的光通量增加,不
过代价是光会变得不平行,很多实验想要的是平行光,比方说做绕射的,从Bragg's Law
2 d sinθ = n λ
可以看到收到的资讯是θ的函数,如果一开始的光都不平行会影响后面的data
所以光源的品质要同时考虑光的大小和张角
由上述原因,同步辐射的品质是由"亮度(brilliance)"决定(也有些人用brightness这个
词,两个是一样的),亮度的定义如下面维基百科Brilliance公式
http://en.wikipedia.org/wiki/Synchrotron_light_source
她的物理意义是光子在与光轴正交方向上(令光轴为z轴)的四维(x-y-θx-θy)相空间密度
(再加上时间和bandwidth的话就是六维),也就是说要是光子束在相空间中占的体积越小
,密度越高,亮度亦越高。另外由Liouville's theorem得知此量不随离光源的距离变化
,所以在出光点就已经决定了,不像intensity会随距离而衰减
有点抽象,没关系,用面积和角度(各二维,共四维)来想就好了
比方说雷射笔亮度就很高,面积小,光路也很直(角度小)
相对于传统灯泡,虽然灯丝细,但各个角度都出光,亮度低
光子在像空间中占的大小由单一颗电子产生的光子束相空间分布和电子束的相空间分布做
convolution得到,意思就是说我们可以借由减低电子束的像空间中的有效体积来降低做
convolution后的总光子束相空间体积来增加亮度,而度量电子束的像空间有效体积的参

称为自然发射度(natural emittance)
http://www.nsrrc.org.tw/chinese/lightsource.aspx
http://www.nsrrc.org.tw/chinese/tps.aspx
可以看到emittance从旧的台湾光源的25 nm‧rad降到新的台湾光子源的1.6 nm‧rad,整
整降了一个order,虽然还有其它因素比方说单一颗电子产生的光子束相空间分布和电子
束的energy spread,所以不能光看emittance就决定亮度,不过emittance确实是一个关

亮度的重要指标
附带一提现在世界最大的第三代光源SPring-8是2.4 nm‧rad
http://www.spring8.or.jp/en/about_us/whats_sp8/facilities/accelerators/
storage_ring/
要说的话美国NSLS-II 0.9 nm‧rad更低,不过好像也还没开放给用户使用所以先暂时不
算吧~
其实这一两年有些研究中心开始推动multi-bend-achromat(MBA)的磁格设计可以使
emittance比现在主流使用的double-bend achromat(DBA)更低,不过MBA会占用更多空间
导致光束线数量减少
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#1LNO5UHi
(1)既然是多边形时近光速运动的电子束不会自己偏转会撞上偏转处
为了避免这种情况在偏转处装有超导体磁铁用磁力使带电电子束产生偏转
ANS: 台湾光子源的偏转磁铁是使用电磁铁而不是超导磁铁,磁场约1.2 T
法国的大型强子对撞机才是用超导磁铁,因为他们的能量太高了,需要很高的磁场
(约8 T)才能能让质子转够大的角度
http://lhc-machine-outreach.web.cern.ch/lhc-machine-outreach/components/
magnets.htm
当然之后也有可能会另外安装其他的超导磁铁来出光
(2)而旧有的同步辐射只能稳定放出软X光
硬X光会快速消耗电子束的能量使光线强度无法维持
Comment: 旧的是二十年前盖的,当时的用户主流是用软X光,所以盖软x光的环
如果当时就设计出硬X光就会换更强的RF cavity应该就不会有power不够的问题
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#1LNfriNo
(1) 于该时同规格下台湾是亚洲第一...比日本还威猛
comment: 台湾当时是亚洲第一座第三代光源,也就是使用insertion device的光源
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#1LNh238f
(1) 是的,台湾光子源就是和大强子对撞机很像的粒子加速器,只不过它加速的是“电
子?
让电子们在灰色甜甜圈里不断跑500公尺(精确来说一圈是518公尺),跑个10万圈,电子
们就会被加速到接近光速,这时根据爱因斯坦的光电效应,这群电子只要一转弯,就会放
出亮度极高又集中的光。
Ans: 不是光电效应。因为光速是有限的,所以带电粒子有加速度时就会放出光
(2) 因此,它才叫做同步(电子们一起跑跑跑)辐射(放出光)加速器(加速电子),
可?
的光,包括红外线、可见光、紫外线、软X光、硬X光等不同波段的光。
Ans: 不是因为电子一起跑。电子在磁场中偏转的旋转半径与电子动能有关,所以为了维

旋转半径不变,电磁铁的磁场(电流)随电子动能同步增加
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#1LNhIhHm
科技部长徐爵民日前接受媒体访问时表示,
未来要着重“可解决台湾社会、经济产业问题”的研究,
部分对台不重要的研究不再是补助重点
comment: 国外很多大公司都有做基础研究,有自己的beamline甚至ring
另外日本政府大藏省也有规定一部份的同步光源必须给业界使用
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#1LNiWWBZ
(1) Q: 这光源是什么?
A:
最简单的说明就是
“高能量版的雷射光”
能量的频率在Gamma射线和X射线频段
严格来说这跟一般雷射笔放出的雷射有点不同
不过物理性质类似(都是同调光)
Ans: 一般的同步辐射不是雷射,第一个她并不是同调光,再来也没有"受激"的过程
自由电子雷射才是,目前世界上在x光频段的只有两台,美国的LCLS和日本的SACLA
SACLA介绍影片 未来光子 播磨サクラ
https://www.youtube.com/watch?v=5G64-xD-mnw
南条爱乃唱的
Хорошо
..
话虽如此,还是可以借由光学原件"取出"一部分的同调光,比方说25A就是同调光源
http://www.nsrrc.org.tw/chinese/tps_phase.aspx
当然,可想而知的是效果有限
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#1LNjWiN_
: 114核工出来帮忙说明一下好了,因为最近反核气焰高涨
: 很多跟核能、辐射相关的预算都被大砍,不然就是需要加预算却要不到
: 举例来说,新的国家能源计画中核能研发之类的计画预算被砍光光,再生能源爽歪歪
这边要提的是另一种类似的工具,中子源,中子源和同步辐射是互补的工具,各有优缺点
,先进国家当然是两种工具都有
http://www.neutron.anl.gov/facilities.html
中子源一般有两种,核子反应炉或加速器(用离子打靶材撞出中子)
不过很可惜就是台湾两种都没有发展起来,根据<陈守信院士回忆录>第83页至92页,曾
经有两次有机会盖新的中子源
第一次是1994年开始的TRR-II研究型核子反应炉中子源
第二次是2011年的"多功能加速器中子源发展计画-中子散射应用及硼中子捕获治疗"计画
不过很可惜第一次被反核势力干掉了(当时经费都要拨下来了),第二次政府不愿意给钱,
所以失败,遗憾
只剩清大的THOR反应炉,不是说她不好,但毕竟老了(半世纪前盖的
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有比较清楚一点了吗@@
作者: Morrislakbay (莫里斯四方报)   2015-05-22 22:12:00
这能吃吗?
作者: Enrik (Nothing left to do)   2015-05-22 22:13:00
什么都只看能不能吃是怎样?
作者: HanekawaNeko (*羽川喵*)   2015-05-22 22:13:00
110是哪里啊?
作者: Morrislakbay (莫里斯四方报)   2015-05-22 22:18:00
中研院
作者: animad (安丽美德)   2015-05-22 22:19:00
这篇很好啊,推一个
作者: siriustan (脑中一片空白)   2015-05-22 22:19:00
推!
作者: aoksc (重出江湖)   2015-05-22 22:19:00
推一个
作者: chocohusky (SID)   2015-05-22 22:20:00
国家高速网络与计算中心 中研院是109
作者: TeacherGood (老师好~)   2015-05-22 22:20:00
推推
作者: LAKobeBryant (Forever Superstar)   2015-05-22 22:21:00
推 不懂

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