Re: [新聞] 預算被刪 全球最亮「台灣光子源」面臨斷

作者: sewer (下水道)   2015-05-22 22:10:59
權限不足,借帳號發文
好的,110來稍微釐清一些問題
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#1LNNij0h
(1) 5.備註:
※ 一個人一天只能張貼一則新聞,被刪或自刪也算額度內,超貼者劣文,請注意
到底是有多亮啦?
ANS: 到底有多亮首先要了解亮度的定義
亮度不單純是單位面積(單位時間)通過的能量,舉個例,因為太陽離地球很遠,所以太陽
發出的光抵達地球時幾乎是平行光,我們可以用凸透鏡聚焦讓單位面積的光通量增加,不
過代價是光會變得不平行,很多實驗想要的是平行光,比方說做繞射的,從Bragg's Law
2 d sinθ = n λ
可以看到收到的資訊是θ的函數,如果一開始的光都不平行會影響後面的data
所以光源的品質要同時考慮光的大小和張角
由上述原因,同步輻射的品質是由"亮度(brilliance)"決定(也有些人用brightness這個
詞,兩個是一樣的),亮度的定義如下面維基百科Brilliance公式
http://en.wikipedia.org/wiki/Synchrotron_light_source
她的物理意義是光子在與光軸正交方向上(令光軸為z軸)的四維(x-y-θx-θy)相空間密度
(再加上時間和bandwidth的話就是六維),也就是說要是光子束在相空間中佔的體積越小
,密度越高,亮度亦越高。另外由Liouville's theorem得知此量不隨離光源的距離變化
,所以在出光點就已經決定了,不像intensity會隨距離而衰減
有點抽象,沒關係,用面積和角度(各二維,共四維)來想就好了
比方說雷射筆亮度就很高,面積小,光路也很直(角度小)
相對於傳統燈泡,雖然燈絲細,但各個角度都出光,亮度低
光子在像空間中佔的大小由單一顆電子產生的光子束相空間分布和電子束的相空間分布做
convolution得到,意思就是說我們可以藉由減低電子束的像空間中的有效體積來降低做
convolution後的總光子束相空間體積來增加亮度,而度量電子束的像空間有效體積的參

稱為自然發射度(natural emittance)
http://www.nsrrc.org.tw/chinese/lightsource.aspx
http://www.nsrrc.org.tw/chinese/tps.aspx
可以看到emittance從舊的台灣光源的25 nm‧rad降到新的台灣光子源的1.6 nm‧rad,整
整降了一個order,雖然還有其它因素比方說單一顆電子產生的光子束相空間分布和電子
束的energy spread,所以不能光看emittance就決定亮度,不過emittance確實是一個關

亮度的重要指標
附帶一提現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/
要說的話美國NSLS-II 0.9 nm‧rad更低,不過好像也還沒開放給用戶使用所以先暫時不
算吧~
其實這一兩年有些研究中心開始推動multi-bend-achromat(MBA)的磁格設計可以使
emittance比現在主流使用的double-bend achromat(DBA)更低,不過MBA會佔用更多空間
導致光束線數量減少
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#1LNO5UHi
(1)既然是多邊形時近光速運動的電子束不會自己偏轉會撞上偏轉處
為了避免這種情況在偏轉處裝有超導體磁鐵用磁力使帶電電子束產生偏轉
ANS: 台灣光子源的偏轉磁鐵是使用電磁鐵而不是超導磁鐵,磁場約1.2 T
法國的大型強子對撞機才是用超導磁鐵,因為他們的能量太高了,需要很高的磁場
(約8 T)才能能讓質子轉夠大的角度
http://lhc-machine-outreach.web.cern.ch/lhc-machine-outreach/components/
magnets.htm
當然之後也有可能會另外安裝其他的超導磁鐵來出光
(2)而舊有的同步輻射只能穩定放出軟X光
硬X光會快速消耗電子束的能量使光線強度無法維持
Comment: 舊的是二十年前蓋的,當時的用戶主流是用軟X光,所以蓋軟x光的環
如果當時就設計出硬X光就會換更強的RF cavity應該就不會有power不夠的問題
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#1LNfriNo
(1) 於該時同規格下台灣是亞洲第一...比日本還威猛
comment: 台灣當時是亞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,台灣光子源就是和大強子對撞機很像的粒子加速器,只不過它加速的是「電
子?
讓電子們在灰色甜甜圈裡不斷跑500公尺(精確來說一圈是518公尺),跑個10萬圈,電子
們就會被加速到接近光速,這時根據愛因斯坦的光電效應,這群電子只要一轉彎,就會放
出亮度極高又集中的光。
Ans: 不是光電效應。因為光速是有限的,所以帶電粒子有加速度時就會放出光
(2) 因此,它才叫做同步(電子們一起跑跑跑)輻射(放出光)加速器(加速電子),
可?
的光,包括紅外線、可見光、紫外線、軟X光、硬X光等不同波段的光。
Ans: 不是因為電子一起跑。電子在磁場中偏轉的旋轉半徑與電子動能有關,所以為了維

旋轉半徑不變,電磁鐵的磁場(電流)隨電子動能同步增加
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#1LNhIhHm
科技部長徐爵民日前接受媒體訪問時表示,
未來要著重「可解決台灣社會、經濟產業問題」的研究,
部分對台不重要的研究不再是補助重點
comment: 國外很多大公司都有做基礎研究,有自己的beamline甚至ring
另外日本政府大藏省也有規定一部份的同步光源必須給業界使用
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#1LNiWWBZ
(1) Q: 這光源是什麼?
A:
最簡單的說明就是
「高能量版的雷射光」
能量的頻率在Gamma射線和X射線頻段
嚴格來說這跟一般雷射筆放出的雷射有點不同
不過物理性質類似(都是同調光)
Ans: 一般的同步輻射不是雷射,第一個她並不是同調光,再來也沒有"受激"的過程
自由電子雷射才是,目前世界上在x光頻段的只有兩台,美國的LCLS和日本的SACLA
SACLA介紹影片 未来光子 播磨サクラ
https://www.youtube.com/watch?v=5G64-xD-mnw
南條愛乃唱的
Хорошо
..
話雖如此,還是可以藉由光學原件"取出"一部分的同調光,比方說25A就是同調光源
http://www.nsrrc.org.tw/chinese/tps_phase.aspx
當然,可想而知的是效果有限
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#1LNjWiN_
: 114核工出來幫忙說明一下好了,因為最近反核氣焰高漲
: 很多跟核能、輻射相關的預算都被大砍,不然就是需要加預算卻要不到
: 舉例來說,新的國家能源計畫中核能研發之類的計畫預算被砍光光,再生能源爽歪歪
這邊要提的是另一種類似的工具,中子源,中子源和同步輻射是互補的工具,各有優缺點
,先進國家當然是兩種工具都有
http://www.neutron.anl.gov/facilities.html
中子源一般有兩種,核子反應爐或加速器(用離子打靶材撞出中子)
不過很可惜就是台灣兩種都沒有發展起來,根據<陳守信院士回憶錄>第83頁至92頁,曾
經有兩次有機會蓋新的中子源
第一次是1994年開始的TRR-II研究型核子反應爐中子源
第二次是2011年的"多功能加速器中子源發展計畫-中子散射應用及硼中子捕獲治療"計畫
不過很可惜第一次被反核勢力幹掉了(當時經費都要撥下來了),第二次政府不願意給錢,
所以失敗,遺憾
只剩清大的THOR反應爐,不是說她不好,但畢竟老了(半世紀前蓋的
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有比較清楚一點了嗎@@
作者: Morrislakbay (莫里斯四方報)   2015-05-22 22:12:00
這能吃嗎?
作者: Enrik (Nothing left to do)   2015-05-22 22:13:00
什麼都只看能不能吃是怎樣?
作者: HanekawaNeko (*羽川喵*)   2015-05-22 22:13:00
110是哪裡啊?
作者: Morrislakbay (莫里斯四方報)   2015-05-22 22:18:00
中研院
作者: animad (安麗美德)   2015-05-22 22:19:00
這篇很好啊,推一個
作者: siriustan (腦中一片空白)   2015-05-22 22:19:00
推!
作者: aoksc (重出江湖)   2015-05-22 22:19:00
推一個
作者: chocohusky (SID)   2015-05-22 22:20:00
國家高速網路與計算中心 中研院是109
作者: TeacherGood (老師好~)   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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