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2024年5月15日发(作者：)
上海光源(SSRF)简介
一、总体方案
SSRF由100MeV电子直线加速器、3.5GeV增强器、3.5GeV电子
储存环以及沿环外侧分布的同步辐射光束线和实验站组成，其中直线
加速器和增强器位于储存环内侧。图1给出了SSRF总体结构布局示意。
电子储存环是光源装置的核心，储存环中的电子束通过偏转磁铁或插
入件等装置产生高性能的同步辐射光；光束线将同步辐射光传输到实
验站，并将同步辐射光改造(分光、聚束等)成实验所需要的光源。实验
站则是利用同步辐射光进行各种科学研究和技术开发的实验装置。
图1 上海光源总体布局示意图
SSRF产生的同步辐射光覆盖了从远红外到硬X射线的宽广波段。
利用低发射度的中能强流电子束，结合国际上插入件技术发展的新成
就，可在用途最广泛的X射线能区(光子能量为0.1~40keV)产生高耀度
和高通量的同步辐射光。SSRF的基本性能在许多重要方面位于目前世
界上正在设计和建造中的光源的前列。
1
二、光源主要性能参数
储存环：
1) 能量
2) 周长
3) 周期数
4) 直线节长度
5) 平均流强
6) 束团自然发射度
7) 束流寿命
8) 引出光斑位置稳定性
注入器：
1) 预注入器能量
2) 增强器能量
3) 增强器周长
4) 自然发射度
3.5GeV
432m
20
4×12m，16×6.7m
200~300mA
3 nmrad
10hrs
~10%
100MeV
0.1~3.5GeV
180
110 nmrad
图2和图3分别给出了SSRF弯转磁铁辐射和典型插入件辐射的光
通量和耀度与光子能量之间的关系曲线。
16
10
S
p
e
c
t
r
a
l
F
l
u
x
[
P
h
o
t
o
n
s
/
(
s
-
0
.
1
%
B
W
)
]
E=3.5 GeV
I= 300 mA
W75
U34
U90
U18
10
15
10
14
W136
Bend
10
13
10
12
10
11
1E-30.010.1110100
Photon energy (keV)
图2. SSRF弯转磁铁辐射和插入件辐射的谱通量
2
10
B
r
i
g
h
t
n
e
s
s
[
P
h
o
t
o
n
s
/
(
s
-
m
m
-
m
r
a
d
-
0
.
1
%
B
W
)
]
21
U34
E=3.5 GeV
I=300mA
=2.95nm-rad
=0.01
U18
U90
10
19
2
2
10
17
W75
W136
10
15
Bend
10
13
1E-30.010.1110100
Photon energy (keV)
图3. SSRF弯转磁铁辐射和插入件辐射的耀度
三、光束线实验站
上海光源能够容纳六十多条光束线，可以为上百个实验站同时供
光。1999年SSRF科技委确定首批建设如下7条光束线站：
1、 生物大分子晶体学光束线站
2、 高分辨衍射和散射光束线站
3、 XAFS光束线站
4、 硬X射线微聚焦及应用光束线站
5、 X射线成像及医学应用光束线站
6、 软X射线扫描显微光束线站
7、 X射线光刻与微纳加工光束线站
3
上海光源首批拟建光束线实验站科学目标与主要性能指标
序线站
号 名称
生物
大分
子晶
体学
高分
辨衍
射和
散射
主要实验方法
1. 多波长反常衍射
2. 单波长反常衍射
3. 其他单波长方法
4. 时间分辨研究
1.
2.
3.
4.
粉末衍射
单晶衍射
表面衍射
小角散射
研究特点与科学目标
生物大分子及其复合物结构测定
1. 微小尺寸晶体和大晶胞尺寸晶体的
结构测定(膜蛋白等)
2. 原子分辨的大分子结构测定
3. 高通量结构测定
多用途的衍射散射线站，可研究固体材
料、软物质和生物等样品
1. 高分辨的粉末、单晶、薄膜及表面结
构研究。结构分辨可达10
-4
2. 小角散射的小角分辨达2000Å
通用的XAFS实验装置，用于研究材
料、环境和生物等样品的原子近临结构
和元素化学态
1. 可开展Z≥19的元素的K吸收边或L
吸收边吸收光谱研究
2. 小样品和低浓度样品(<100ppm)
3. 高光谱纯度、信噪比、稳定度
光束线主要
性能指标
能量范围: 5-18keV
光通量: >10
12
phs/s
能量分辨: ~10
-4
光斑尺寸: ≤100μm
光束发散角: <0.5× 0.05mrad
2
(H×V)
能量范围: 4-30keV
能量分辨: 2×10
-5
~ 4×10
-4
光通量：10
10
phs/s ~ 10
12
phs/s
光斑尺寸:0.2×0.2mm
2
1
2
3
1. X射线吸收谱
2. 透射和荧光
XAFS 3. 掠入射XAFS
4. XAFS和衍射组
合技术
4
硬X
射线
微聚
焦及
应用
X射
线成
像及
医学
应用
1. 微束X射线荧光
分析
2. 微束X射线吸收
谱学
3. 微束X射线衍射
4. 微束X射线成像
1. X射线相衬成像
2. 衍射增强成像
3. X射线单色光吸
收边成像
5
6
软X
射线
扫描
显微
1.软X射线扫描透射
显微(STXM)
2.软X射线近边吸收
谱学(NEXAFS)
7
X射
线光
刻与
微纳
加工
软X射线干涉光刻
X射线深度光刻
能量范围:聚焦束3.5- 22keV, 非
聚焦束3.5-50keV
能量分辨: 5×10
-5
~ 2×10
-4
光通量@10keV:
3×10
10
~ 3×10
11
phs/s
光斑尺寸: 0.1×0.2mm
2
~10×1mm
2
光谱纯度: <10
-4
能量范围: 5-20keV
高性能、多用途的X射线微探针装置，
能量分辨: ~10
-4
用于分析材料、地质、环境和生物等样
2
品的元素组分、化学形态和结构及其分
最小光斑尺寸: 2×2μm
2
(K-B),
0.2×0.2μm (FZP)
布信息
10keV处光子通量:
1. 空间分辨可达微米亚微米级
>10
12
phs/s·μm
2
·0.1%bw
2. 元素分析灵敏度可达ppb级
光斑位置稳定: <1μm
1. 开展各种以医学应用为目标的成像
能量范围: 白光5-70 keV,
方法和技术研究 单色光5-40keV
2. 动物与人体标本的成像实验
能量分辨: ~2×10
-4
3. 疾病的早期成像诊断研究，包括软组
光斑尺寸：100×2mm
2
织(乳房、大脑、颈部、肝脏、肺) 恶光通量: 10
12
phs/s·mm
2
(12keV
性肿瘤和脉管(心血管、呼吸道)疾病 处), 3×10
12
phs/s (40keV处)
1. 用于研究介观尺度的粒子、微生物、
光子能量范围: 250~2000eV
细胞以及半导体器件等的结构和化
空间分辨: 50nm
学态，实现纳米尺度的空间分辨
谱分辨(E/ΔE): >2500
2. 光子能量范围覆盖C, N, O, F, Na,
光通量:
Mg, Al, Si等元素的K边
10
9
phs/s (光子能量300eV,
3. 还可用于相干衍射、相干散射等新的
空间分辨50nm时)
成像方法研究
波长: 4.96nm, λ/Δλ: ~10000
1. 大面积周期性纳米结构和自组装模
横向相干尺度1-4mm
2
版的制备
空间分辨: 10~20nm
2. 高空间分辨，规则结构的光学器件研
干涉条纹周期: 20~50nm
制
光通量: 10
7
phs/s
为X射线光刻提供优质的曝光源：
能量范围: 1~8keV
1. 大规模集成电路平面光刻
光束尺寸: 120mm×6mm
2. 深度光刻，高宽比200:1
曝光腔扫描范围: 110mm
3. 微机械加工，特征尺寸1μm
4
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