中国科学报|欧洲同步辐射装置“重生”，开辟X射线研究新前景
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位于法国格勒诺布尔的环形同步加速器大楼 图片来源：ESRF/P.Jayet
欧洲同步辐射装置（ESRF）的官员上周宣布 ， 重新启用其位于法国格勒诺布尔的完全重建的X射线源 。 这个环形机器 ， 周长844米 ， 产生的X射线光束比重建前要亮100倍 ， 比医用X射线要亮10万亿倍 。 这种强烈的辐射可能为X射线科学开辟新前景 ， 比如在分解单个细胞的同时对整个器官进行三维成像 。
据《科学》报道 ， ESRF总干事Francesco Sette在7月8日的线上新闻发布会上表示 ， “ESRF的光明回来了” 。 重建的同步加速器 ， 被称为EBS ， 将于8月下旬向普通用户开放 ， 但自4月以来 ， 研究人员已使用其强光束研究新冠病毒以及该疾病对人体的影响 。 随着美国、日本和其他十几个国家开发出类似的机器 ， EBS正在为其他国家的研究指明道路 。
同步加速器是一种环形加速器 ， 可以将电子等带电粒子提升到高能量和近光速 。 就像一块湿抹布在你头上旋转时会溅起水滴一样 ， 循环的电子会辐射出光子 。 如果电子有足够的能量 ， 则会辐射X射线 。 20世纪50年代 ， 科学家开始从为粒子物理实验建造的电子加速器中虹吸X射线 。 20世纪80年代出现了专用的X射线同步加速器 ， 它使用一种叫做“摇摆器”的磁铁 ， 在电子旋转时摇动电子 ， 使其产生更多的X射线 。
ESRF加速器和源部主任Pantaleo Raimondi说 ， ESRF的X射线变亮的诀窍是进一步缩小机器中已经很小的电子束 。 新机器将使一个高2微米、宽20微米的带状光束循环 ， 宽度是旧光束的1/30 。
ESRF的物理科学研究主任Harald Reichert表示 ， 这台重建的机器为X射线科学打开新的窗口 。 硬X射线可以穿透比低能量X射线深得多的材料 ， 新机器的高强度X射线束将使其能够研究厚达1米的样品 。
X射线光子是从微小的电子束中产生的 ， 它们会像激光中的光子一样同步振荡 ， 这加强了X射线束的波状性质 。 而这种增强可使重建后的ESRF在成像方面具有很大优势 。 当研究人员用X射线束照射样品时 ， 材料的变化使相干X射线波产生不同程度的延迟 ， 在远处的探测器上会产生斑驳的亮度模式 。 从许多这样的模式中 ， 研究人员可以提取样本的详细3D图像 。
【中国科学报|欧洲同步辐射装置“重生”，开辟X射线研究新前景】（原标题 欧洲同步辐射装置“重生” 开辟X射线研究新前景）
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