同步輻射技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展

1、同步輻射技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展摘要：同步輻射是圓周運(yùn)動和蛇行運(yùn)動時高速電子發(fā)射的亮的電磁波，分別有連續(xù)和準(zhǔn)單色的光譜。真空紫外軟X射線、硬X射線和紅外線波段是優(yōu)秀的光，被應(yīng)用在基礎(chǔ)科學(xué)、工程學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和環(huán)境科學(xué)。本文敘述了同步輻射的特點(diǎn)、發(fā)生的方法及其應(yīng)用實(shí)例，通過介紹其在生命科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、高分子結(jié)構(gòu)分析等領(lǐng)域的應(yīng)用研究，說明同步輻射廣泛的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：同步輻射，生命科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、高分子結(jié)構(gòu)分析1緒論1947年，美國紐約州通用電氣公司實(shí)驗(yàn)室的電子同步加速器首次在可見光范圍內(nèi)觀察到了強(qiáng)烈的輻射，從此這種輻射被稱為“同步輻射。同步輻射是強(qiáng)度高、覆蓋頻譜范圍廣、可以任意選擇所需波長，而且連續(xù)可調(diào)，

2、是繼激光光源之后的又一種新型光源。同步輻射發(fā)現(xiàn)9年后，美國康奈爾大學(xué)用真空紫外波段同步輻射對稀有氣體的吸收進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并取得了重要成果，從而使人們認(rèn)識到同步輻射可作為真空紫外波段和X射線光源。直到1974年，美國斯坦福直線加速器中心的研究小組在SPEAR對撞機(jī)上用同步輻射開展物理、化學(xué)、生物學(xué)方面的研究，使同步輻射的應(yīng)用得到了迅猛的發(fā)展。1.1同步輻射的發(fā)現(xiàn)1947年4月16日，在美國紐約州通用電氣公司的實(shí)驗(yàn)室中正在調(diào)試一臺新設(shè)計的能量為70MeV的電子同步加速器，這臺加速器與其他類型的電子加速器的一個重要不同點(diǎn)是它的真空室是透光的，原想這樣可方便地觀察到真空室里的裝置（如電極位置）情況，

3、但竟導(dǎo)致了一個重大發(fā)現(xiàn)。就在這一天的調(diào)試中一位技工偶然從反射鏡中看到了在水泥防護(hù)墻內(nèi)的加速器里有強(qiáng)烈“藍(lán)白色的弧光”。經(jīng)仔細(xì)分析，說明不是氣體放電，而是加速運(yùn)動的電子所產(chǎn)生的輻射，被稱為同步輻射。試驗(yàn)指出，這種輻射光的顏色隨電子能量的變化而變化。當(dāng)電子能量降到40MeV時，光的顏色變?yōu)辄S色;降到3OMeV時，變?yōu)榧t色，且光強(qiáng)變?nèi)?降到20MeV時，就看不到光了。同步輻射的發(fā)現(xiàn)在當(dāng)時科學(xué)界引起了轟動，不少科學(xué)家著手研究這種輻射的性質(zhì)。但在當(dāng)時，這種輻射阻礙了加速粒子能量的進(jìn)一步提高，使科學(xué)家感到頭痛，直到同步輻射發(fā)現(xiàn)后約20年，科學(xué)家才逐步認(rèn)識到它具有重要的應(yīng)用價值1。1.2同步輻射的特性來自加

4、速器彎轉(zhuǎn)磁鐵的同步輻射是連續(xù)波長的強(qiáng)光，可以從中獲取所需的波長。這個光有理想的偏振特性:在軌道平面內(nèi)是直線偏振光，在軌道面的上、下方分別是左、右橢圓偏振光，可近似地認(rèn)為是圓振光。如果利用波蕩器，可得到比彎轉(zhuǎn)磁鐵的同步輻射更亮的、波長可調(diào)的準(zhǔn)單色光。這類裝置被安裝在加速器的直線節(jié)上，結(jié)構(gòu)為磁場方向交替變化的磁鐵排列。當(dāng)高能電子通過磁鐵排列時，受洛倫茲力作用做蛇行運(yùn)動。波蕩器磁極的間隙可調(diào)，可以通過改變間隙選擇準(zhǔn)單色光的波長。從平面型磁鐵排列波蕩器可得到直線偏振光，從螺旋型磁鐵排列的波蕩器可以得到橢圓或圓振光。由于高頻諧振腔的作用，電子形成了一系列的束團(tuán)在儲存環(huán)內(nèi)回轉(zhuǎn)，因此放出的同步輻射是脈沖光2

5、。經(jīng)常把同步輻射看作是直流光，也可以把同步輻射作為脈沖光使用，進(jìn)行時間分辨實(shí)驗(yàn)。2同步輻射光源的發(fā)現(xiàn)及發(fā)展1895年11月8日德國科學(xué)家倫琴(Rontgen)發(fā)現(xiàn)X射線，開創(chuàng)了科學(xué)技術(shù)的新紀(jì)元。不久，拉莫爾(Larmor,1897),李納(Lienard,1897)和肖特(Schott，1907)等人出色的工作，奠定了加速運(yùn)動帶電粒子電磁輻射的經(jīng)典理論基礎(chǔ)。他們的研究是在電子發(fā)現(xiàn)之后，但大大超前于粒子加速器的發(fā)展。粒子加速器的研究開始于20世紀(jì)20年代，但發(fā)展緩慢。直至四、五十年代，物理學(xué)家應(yīng)用同步加速器產(chǎn)生高能帶電粒子，并應(yīng)用磁場把帶電粒子限制在環(huán)形軌道內(nèi)運(yùn)動。隨著環(huán)形加速器問世和人類加速帶

6、電粒子的能力不斷增強(qiáng)，人們再次注意到這種無名輻射和它引起的能量損失。對于基本粒子物理實(shí)驗(yàn)所需要的高能量對撞前帶電粒子的速度接近光速。帶電粒子加速期間，能量損失的主要原因是電磁輻射，因此，40年代同步輻射被認(rèn)為是限制加速器達(dá)到高能量的主要障礙?？v觀當(dāng)年與之有關(guān)的研究論文題目，大有冠以“論感應(yīng)電子加速器的能量獲得極限”之類的標(biāo)題。還推算出這個極限是500MeV。幸好沒過多久，蘇聯(lián)和美國加速器物理學(xué)家維克斯列爾(Veksler)及麥克米倫(McMillan)先后獨(dú)立提出了新的同步加速器原理，突破了這個“限速關(guān)”。通用電氣實(shí)驗(yàn)室建造的那臺機(jī)器，就是美國人為了檢驗(yàn)新原理而建造的3。1944年布盧伊特（B

7、lewett）試圖在電子加速器直接觀察同步輻射失敗，1947年埃爾德等人在美國紐約州為美國通用電氣公司一臺70MeV電子同步加速器調(diào)試過程中，因?yàn)閾?dān)心發(fā)生高頻電極間的放電，即俗稱的“打火”，安排了一位工人站在屏蔽墻外，用反射鏡觀察，偶然地看見了同步輻射的亮光。這個亮光總是當(dāng)電子加速到約30MeV才出現(xiàn)，隨著電子能量升高，顏色有規(guī)律地由暗紅轉(zhuǎn)黃，再變成很亮的藍(lán)白色光點(diǎn)，光點(diǎn)很小，位置穩(wěn)定。經(jīng)過一番思考和爭論，波拉克等人才恍然大悟，他們看到的就是會造成被加速粒子能量損失的電磁輻射這個發(fā)現(xiàn)當(dāng)時引起很大的轟動。由此而得名的同步輻射就這樣與20世紀(jì)的物理學(xué)家不期而遇。同步輻射是加速器物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)的，但最

8、初它并不受歡迎，因?yàn)榻ㄔ旒铀倨鞯哪康脑谟谑沽Ｗ拥玫礁叩哪芰?，而它卻把粒子獲得的能量以更高的速率輻射掉（電子每繞加速器一圈輻射掉的能量*E4,能量越高的電子輻射損失越快），它只作為一種無可避免的現(xiàn)實(shí)被加速器物理學(xué)家和高能物理學(xué)家無奈地接受。但是，固體物理學(xué)家對這種輻射相當(dāng)感興趣，即使在發(fā)現(xiàn)同步輻射的早期，已經(jīng)有人在構(gòu)思它在非核物理中可能的重要應(yīng)用，但真正證實(shí)有用還是10年以后。20世紀(jì)50年代前蘇聯(lián)和美國的科學(xué)家都進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)，并與理論計算進(jìn)行比較60年代初開始了同步輻射應(yīng)用可行性的研究，很快同步輻射的應(yīng)用進(jìn)入了實(shí)用階段。1956年，坦布里昂（Tamboulian）與哈特曼（Hartman）

9、對康奈爾（Cornell）大學(xué)的300MeV電子同步加速器產(chǎn)生的同步輻射性質(zhì)進(jìn)行了研究，如同理論所預(yù)期，該加速器發(fā)出的同步輻射最豐富的譜范圍在真空紫外（VUV）光波段，對光譜及角分布的實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果與理論預(yù)期完全吻合，他們還測量了在鈹及鋁上的吸收譜，測得Be-K及Al-L2，3的不連續(xù)譜線。這是同步輻射早期應(yīng)用的先行性工作之一。此間，前蘇聯(lián)莫斯科列別杰夫（Lebedev）研究所的250MeV加速器上也開展了類似的先行性工作5-6。3同步輻射技術(shù)的應(yīng)用簡介3.1同步輻射技術(shù)在生命科學(xué)中的應(yīng)用同步輻射在生命科學(xué)中的應(yīng)用涵蓋很多方面，包括結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)、微生物學(xué)、藥物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等等。從分

10、子水平研究生命科學(xué)是目前生命科學(xué)研究的熱點(diǎn)。利用生物大分子晶體學(xué)的方法來解析生物大分子的三維空間結(jié)構(gòu)，并由三維空間結(jié)構(gòu)來研究其功能就是目前生命科學(xué)研究的重點(diǎn)方向。在同步輻射裝置上也還有許多其他方法或者可以用做生物大分子晶體學(xué)方法的補(bǔ)充，或者可以單獨(dú)進(jìn)行生物大分子結(jié)構(gòu)與功能的研究，如X射線小角散射法可以測定低分辨的大分子結(jié)構(gòu)，結(jié)合高分辨的晶體學(xué)數(shù)據(jù)就可以得到蛋白質(zhì)分子的精細(xì)結(jié)構(gòu)，而且小角散射法還可以單獨(dú)用來測定蛋白質(zhì)分子在溶液狀態(tài)時的分子外形。而利用EXAFS法，結(jié)合晶體學(xué)方法測定的分子結(jié)構(gòu)，可以更精確地測定蛋白質(zhì)中所含金屬元素的價態(tài)、鍵長等信息，其鍵長測定精度可達(dá)0.1A以上。其他方面比如軟X

11、射線譜學(xué)顯微技術(shù)可以研究自然狀態(tài)下的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系等等。3.1.1生命科學(xué)研究應(yīng)用方法7應(yīng)用于生命科學(xué)研究的同步輻射實(shí)驗(yàn)方法主要是通過構(gòu)成生命體的物質(zhì)對X光的散射及吸收等相互作用來進(jìn)行科學(xué)研究。散射有兩種類型：一種是特殊的散射，即包括衍射和衍射成像；另一種是一般的散射，包括小角散射、廣角散射、漫散射、磁散射、非彈性散射、散射(折射)成像等等。吸收主要包括利用吸收譜、吸收成像以及吸收效應(yīng)、光致發(fā)射等等方法。生物大分子晶體學(xué)它主要是利用生物大分子晶體對X光的衍射來進(jìn)行生物大分子的三維結(jié)構(gòu)研究。高亮度的同步輻射X光能夠從很小的大分子晶體采集足夠的高質(zhì)量的衍射數(shù)據(jù)來進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)解析，極大地加強(qiáng)了生

12、物大分子晶體學(xué)的研究功能。同時利用同步輻射能量可調(diào)的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展出來的反常散射法更是大大提高了生物大分子晶體學(xué)三維結(jié)構(gòu)解析的成功率。X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜學(xué)(XAFS)當(dāng)入射原子上的X光能量高于原子內(nèi)殼層電子的躍遷能量時，就會有一定幾率將原子內(nèi)殼層電子激發(fā)到高能狀態(tài)，此時內(nèi)殼層就會有空位，高殼層電子會向下躍遷以降低能量而達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，兩個殼層能量之差以熒光的形式散出，利用這種光電效應(yīng)的方法就是X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜(XAFS)譜學(xué)。它是隨著同步輻射裝置的發(fā)展而成熟起來且用途十分廣泛的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)非常重要的方法之一。該技術(shù)的主要特點(diǎn)是能夠在固態(tài)、液態(tài)等多種條件下研究原子(或離子)的近鄰

13、結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)。射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜學(xué)在生命科學(xué)中的應(yīng)用(BioXAS)主要是進(jìn)行金屬蛋白的研究。X射線小角散射(SAXS)X射線小角散射是指發(fā)生在原光束附近小角度范圍內(nèi)的電子相干散射現(xiàn)象，起源于樣品內(nèi)部電子密度的均方起伏。根據(jù)相干散射強(qiáng)度曲線，可獲得顆粒的形狀信息，其結(jié)構(gòu)尺度為l-1000nm。針對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)研究，小角散射實(shí)驗(yàn)方法的一個重要優(yōu)點(diǎn)是可以直接在溶液中測量小角散射譜，以此來得到蛋白質(zhì)分子或復(fù)合物分子的結(jié)構(gòu)信息將其與晶體學(xué)數(shù)據(jù)相結(jié)合可以對晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證、修正及研究蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中柔性部位的結(jié)構(gòu)等。X射線微探針與軟X射線譜學(xué)顯微技術(shù)硬X射線微探針主要是利用微聚焦系統(tǒng)，將高亮度的同步輻射

14、X光聚焦成微米光束來進(jìn)行科學(xué)研究。同步輻射上的微束X光斑具有極高的亮度以及很小的光斑尺寸，利用能量可調(diào)的單色X射線微束(v2pm)，配備先進(jìn)的探測系統(tǒng)，X射線微束系統(tǒng)可以在細(xì)胞水平上開展微束X射線熒光分析(卩-XRF)、微束X射線譜學(xué)(p-XAFS)以及微束X射線衍射(p-XRD)和微束成像實(shí)驗(yàn)研究，具備原位分析樣品的元素組分、化學(xué)特性、物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其二維分布的能力。軟X射線譜學(xué)顯微技術(shù)結(jié)合了掃描透射X射線顯微術(shù)(STXM)的幾十個納米的高空間分辨和近邊吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜學(xué)(NEXAFS)的高化學(xué)態(tài)分辨能力，與電子顯微術(shù)、TXM相比樣品輻射損傷相對較小，可以在介觀尺度研究固體、液體、軟物質(zhì)(如水凝膠

15、)等多種形態(tài)的物質(zhì)。利用“水窗”波段波長A=23-44A)的軟X光對水的高穿透性特點(diǎn)，軟X射線譜學(xué)顯微技術(shù)可以研究自然狀態(tài)下的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系，以及具有一定活性的生物樣品的結(jié)構(gòu)與元素空間分布等。X射線成像X射線成像主要是利用生物組織對X射線吸收與透過率的不同來測量生物組織的結(jié)構(gòu)。比較常用的方法包括同軸相襯成像及顯微CT等。相襯成像類似于傳統(tǒng)的透照術(shù)。3.2同步輻射技術(shù)在生物醫(yī)用領(lǐng)域的應(yīng)用8-11采用同步輻射紅外光源的紅外光譜主要用于微小尺寸樣品或?qū)悠愤M(jìn)行微區(qū)分析測試，于是紅外光譜成像(Fouriertransforminfraredimaging，F(xiàn)TIRI)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。紅外光譜成像技術(shù)

16、是在傅里葉變換紅外顯微鏡和步進(jìn)掃描干涉儀技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的微區(qū)分析技術(shù)9。紅外光譜成像技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段:第一階段為紅外顯微鏡，或稱為紅外顯微光譜法(Fouriertransforminfraredmicrosp-ectroscopy,FTIRM)。它是將光學(xué)顯微鏡配以紅外檢測器，然后與紅外光譜儀聯(lián)用;或作為紅外光譜儀的附件，用來掃描微量物質(zhì)或微區(qū)樣品的一個點(diǎn)，得到單點(diǎn)的紅外光譜,但不具有掃描樣品整個微區(qū)的紅外圖像功能。第二階段為20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的繪圖方式(mapping),它利用自動顯微鏡載物臺逐點(diǎn)移動樣品,逐點(diǎn)測定其紅外光譜,然后進(jìn)行紅外圖像分析。該技術(shù)使用單通道檢測器,

17、只能逐點(diǎn)掃描,因此數(shù)據(jù)采集時間很長,一般需要數(shù)小時之久。此外,在數(shù)據(jù)采集過程中,傅里葉變換紅外光譜儀和紅外顯微鏡必須處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)7第三階段為1996年推出的與焦平面陣列(focalplanearray，F(xiàn)PA)檢測器相關(guān)的成像技術(shù),它由焦平面陣列檢測器、紅外顯微鏡和步進(jìn)掃描傅里葉變換紅外光譜儀組成。它不再需要移動樣品載物臺來完成紅外光譜的采集,且可對較大面積的樣品進(jìn)行紅外圖像分析。雖然FPA技術(shù)極大地提高了紅外成像的速率,但成像的空間分辨率卻不如使用單通道檢測器的成像技術(shù)。3.2.1動物細(xì)胞及組織的紅外成像1)骨細(xì)胞的化學(xué)分析圖1為熒光顯微鏡與同步輻射紅外成像相結(jié)合的譜圖,通過計算正常的

18、和卵巢切除后的雌猴組織中磷酸鹽和蛋白質(zhì)的紅外特征吸收的比值就能得到骨骼礦化程度,結(jié)果表明切除卵巢后骨骼的礦化速度較慢,礦化程度較低。4001002000010020040010020000100200S004000.04(pm)圖1切除卵巢易患骨質(zhì)疏松雌猴同步輻射紅外譜圖2)神經(jīng)細(xì)胞惡化分析1655e180016001400frequency1BOO14000.20165916311-16391655e180016001400frequency1BOO14000.20165916311-16391600frequency(cm-1)1663d1659i1656圖2同步輻射分析神經(jīng)單元成像圖上圖

19、是科學(xué)家對單個神經(jīng)單元應(yīng)用同步輻射紅外光譜成像圖譜，大致能分析判斷神經(jīng)細(xì)胞惡化轉(zhuǎn)變過程。3.2.2植物細(xì)胞及組織的紅外成像除了在動物組織及細(xì)胞的研究中有較多的應(yīng)用以外，同步輻射紅外成像技術(shù)也被應(yīng)用于表征植物細(xì)胞的組成。由于植物的根、莖、葉等組織比較脆弱，較難制備符合測試要求的薄切片，因此對植物組織的研究在數(shù)量上遠(yuǎn)不及動物組織，但是其對植物組成的分類（如區(qū)分木質(zhì)素、纖維素和其他的碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)）還是可以提供許多的生物化學(xué)信息，特別是可以在分子層面獲得植物蛋白二級結(jié)構(gòu)的信息，這對于指導(dǎo)植物蛋白品質(zhì)的保證和植物蛋白消化的預(yù)期非常有用。圖3顯示了植物組織中各種特征結(jié)構(gòu)在化學(xué)上的特異性，可以作

20、為我們分析植物組織組成時的一個參考。-=-=i二汨二二二:詁aH|-fJHE10604022C0015001000曲venumbers(cm-1)bTi2000T53OIMOwanumbersc-=-=i二汨二二二:詁aH|-fJHE10604022C0015001000曲venumbers(cm-1)bTi2000T53OIMOwanumbersc0SO10015Dpusitionimicrometera)2SO100150positiDnfmicromecerJ2000150010C0waumters(cm-1)200015001000wgnumljer(cm圖3植物細(xì)胞組織同步輻射紅外圖

21、譜3.3同步輻射技術(shù)在高分子材料結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用12相對于傳統(tǒng)金屬材料和無機(jī)材料，高分子材料還很年輕年輕的優(yōu)勢使其可以向其他成熟學(xué)科學(xué)習(xí)高分子物理在理論上借鑒和發(fā)展了基于金屬建立起來的成核生長和旋結(jié)線相分離等理論，采用了物理學(xué)中統(tǒng)計力學(xué)、重整化群、自洽場等研究方法在實(shí)驗(yàn)上，同步輻射和中子源是高分子材料科學(xué)發(fā)展的一雙翅膀，可以說高分子學(xué)科實(shí)驗(yàn)中的重大突破很多都來自于這兩個大科學(xué)裝置隨著高分子材料科學(xué)的發(fā)展，高分子物理研究正呈現(xiàn)“非”（非平衡態(tài)、非均勻性和非線性）、“多”（多組分、多分散、多尺度以及多元相互作用）以及與生物學(xué)、納米科技等學(xué)科交叉的特點(diǎn)非平衡態(tài)和非線性等特點(diǎn)要求研究手段具備較快的時間

22、分辨；非均勻、多組分等特點(diǎn)則需要有較好的空間分辨；多尺度以及與生物、納米科技等學(xué)科交叉的特點(diǎn)要求研究手段能同時檢測材料的不同尺度結(jié)構(gòu)高時間高空間分辨和多尺度檢測的研究方法只能依賴于高亮度的同步輻射光源因此，同步輻射這一大科學(xué)裝置將是推動高分子學(xué)科發(fā)展的重要研究手段。331同步輻射X射線散射的應(yīng)用同步輻射X射線散射（小角和廣角X射線散射（SAXS和WAXD）技術(shù)是研究材料結(jié)構(gòu)最有效的方法之一。與其他結(jié)構(gòu)檢測方法（如電子衍射）相比，X射線散射對樣品檢測環(huán)境的要求較低。因此，它更容易與其他裝置聯(lián)用，從而實(shí)時跟蹤和研究材料在外場作用下的結(jié)構(gòu)形成和演化行為。例如研究流動場（外場作用力）如何誘導(dǎo)高分子結(jié)晶

23、既是高分子物理非平衡熱力學(xué)最重要的科學(xué)問題之一,也是指導(dǎo)高分子材料加工的基礎(chǔ)知識。同步輻射X射線散射已經(jīng)并將繼續(xù)是揭示流動場誘導(dǎo)高分子結(jié)晶機(jī)理不可替代的重要研究手段。譬如針對流動場誘導(dǎo)原始晶核shish的生成是否需要分子鏈解纏和無規(guī)線團(tuán)向伸直鏈（coil-stretch轉(zhuǎn)變這一長期爭論的重要科學(xué)問題，我們設(shè)計研制了一臺與同步輻射X射線散射聯(lián)用的微型伸展流變裝置，得到不同拉伸應(yīng)變和速率下的應(yīng)力曲線。同時，小角X射線散射檢測shish信號與應(yīng)變相對應(yīng)，從而獲得shish生成所需要的臨界應(yīng)變值。結(jié)果顯示，分子鏈解纏結(jié)需要的臨界應(yīng)變值通常遠(yuǎn)大于shish生成所需要的臨界應(yīng)變值,實(shí)驗(yàn)上直接回答分子鏈解纏

24、結(jié)不是shish生成的必要條件。由于shish生成的信號在折疊鏈片晶生成后將消失，因此需要同步輻射X射線散射具有較高的時間分辨.同時，shish生成的信號靠近直通光（beamstop）位置，也只有同步輻射實(shí)驗(yàn)站提供的空間尺度能滿足這一要求332同步輻射X射線微焦點(diǎn)衍射技術(shù)的應(yīng)用近年來，隨著具有高亮度的第三代同步輻射光源和X射線聚焦器件的快速發(fā)展，具有幾“m甚至lOOnm光斑的同步輻射X射線散射方法被逐步用于高分子領(lǐng)域。該方法通過對微米尺度的區(qū)域進(jìn)行逐點(diǎn)掃描（mapping），即可獲得納米尺度（0.1-100nm）的結(jié)構(gòu)分布圖像。與傳統(tǒng)X射線光源相比，同步輻射微焦點(diǎn)不僅具有（亞）微米尺度的空間分

25、辨，并且具有較高的時間分辨。圖4是在上海光源（SSRF）硬X射線微焦點(diǎn)線站上研究等規(guī)聚丙烯球晶生長過程的光學(xué)顯微鏡照片。X射線在水平方向逐點(diǎn)掃描，每點(diǎn)曝光時間僅為4.5S。掃描結(jié)束后，由于X射線造成損傷，其掃描痕跡清晰可見（箭頭所指），足見上海光源X射線的亮度和通量之高，滿足了亞微米的空間分辨和亞秒的時間分辨檢測需求。圖4X射線掃描后的等規(guī)聚丙烯球晶4結(jié)語同步輻射技術(shù)已經(jīng)成為生命科學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、醫(yī)藥學(xué)、地質(zhì)學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究的一種最先進(jìn)的、不可替代的工具，并且在電子工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、石油工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、生物工程和微細(xì)加工工業(yè)等方面具有重要而廣泛的應(yīng)用。本文主要介紹了同步輻射的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展、特點(diǎn)以及在當(dāng)前眾多領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例。特別介紹了同步輻射技術(shù)在生命科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、高分子結(jié)構(gòu)分析的應(yīng)用。參考文獻(xiàn)WinickH,DoniachSeds.SynchrotronRadiationRe-searchM.NewYork(USA):PlenumPress,1980.WatanabeM,IsoyamaG.NewSynchrotronRadia-tionSource