Synchrotron Radiation: Techniques and Applications
Synchrotron Radiation: Techniques and Applications
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发表时间：
1979
期刊：
影响因子：
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通讯作者：
C. Kunz;K. Codling
中科院分区：
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作者：
C. Kunz;K. Codling
1. 简介 - 同步辐射的特性。- 1.1 历史发展。- 1.2 定量特性。- 1.2.1 理想轨道方程。- 1.2.2 实际轨道的考虑因素。- a) 相干性。- b) 周期性摆动。- c) 同步加速器。- d) 光束截面和发散。- 1.2.3 时间结构。- 1.3 与其他源的比较。- 1.3.1 红外和可见光范围。- 1.3.2 真空紫外范围。- 1.3.3 X 射线。- 1.4 致谢。- 参考文献。- 2. 同步辐射源。- 2.1 基本概念。- 2.1.1 轨道动力学。- a) 电子感应加速器振荡。- b)非能量粒子的电子感应加速器振荡。- c) 相位聚焦和同步加速器振荡。- 2.1.2 辐射阻尼。- 2.1.3 光束寿命。- 2.1.4 光束横截面。- 2.2 设计注意事项。- 2.2.1 磁场和能量。- 2.2.2 晶格。- 2.2.3 注入器。- 2.2.4 加速系统。- 2.2.5 能量变换摆动器。- 2.2.6 多极摆动器（波荡器）。- 2.3。设计示例.- 2.3.1 阿拉丁.- a) 晶格.- b) 真空系统.- c) 加速系统.- d) 注射器.- e) 计算机控制.- 2.3.2 国家同步加速器光源 (NSLS).- 参考文献.- 3. 光谱学和其他应用仪器.- 3.1 实验室的布局和操作.- 3.1.1 小型仓库的 VUV 实验室环.- 3.1.2 大型存储环中的 VUV 和 X 射线实验室。- 3.1.3 光束线光学。- a) 一般注意事项。- b) 相空间方法。- c) 魔镜。- 3.2 光学元件。- 3.2.1 镜子和反射涂层。- a) 一般说明。- b) 真空紫外线中的反射率。- c) 涂层材料和多层涂层。- d) 散射光和杂散光。- e) 镜面基板材料。- f) VUV 成像。- 3.2.2 色散元件。- a) 反射光栅色散器。- b) 球面凹面光栅。- c) 非球面凹面光栅。- d) 效率和闪耀。- e) 全息光栅。- f) 波带片和透射光栅。- g) 单色仪晶体。- 3.2.3 滤光片和偏振器。- a) 滤光片和高阶问题。- b) 偏振器。- 3.3 VUV 单色仪。- 3.3.1 一般注意事项。- 3.3.2 法向入射单色仪。- 3.3.3 掠入射单色仪。- a) 平面光栅单色仪。- b) 罗兰安装座。- c)非罗兰单色仪。- 3.3.4 新概念。- 3.4 X 射线单色仪。- 3.4.1 平面晶体仪器。- 3.4.2 高阶抑制。- 3.4.3 弯曲晶体单色仪。- 3.5 光子探测器。- 3.5.1 真空紫外探测器。- 3.5.2 X 射线探测器。- 3.6 典型实验安排。- 3.6.1 真空紫外实验。- a) 吸收反射、椭圆光度法。- b) 发光、荧光。- c) 光电离、光碎裂。- d) 光发射。- e) 辐射测量。- f) 显微镜。- 3.6.2 X 射线范围内的实验。- a) 单晶衍射。- b) 小角度衍射.- c) 小角散射.- d) 穆斯堡尔散射.- e) 能量色散衍射.- f) 干涉测量.- g) 吸收 (EXAFS).- h) 形貌.- i) 驻波激发荧光.- j) 荧光激发.- k) 康普顿散射.- 1) 共振拉曼散射.- m) 光电子光谱学 (XPS).- 3.7 致谢.- 参考文献.- 4. 内能级光谱学的理论方面.- 4. 1. 辐射过程中的基本概念和关系.- 4.1.1 极化率和介电函数.- a) 自洽场方法.- b) 纵向部分直接法.- 4.1.2 吸收系数和振荡器强度.- 4.1.3 色散关系和求和规则。- 4.2 振荡器强度的分布。- 4.2.1 原子中的吸收光谱。- 4.2.2 原子、分子和固体中光谱的统一图像。- a) 振荡器强度、巨能带和次巨能带的抵消。- b) 赝势和能带效应。- c) 库仑吸引力的影响。- 4.2.3 扩展 X 射线吸收精细结构 (EXAFS)。- 4.3 电子-空穴相互作用。- 4.3.1 激子的一般处理。- 4.3.2 万尼尔和弗伦克尔激子。- a) 万尼尔激子。- b) 弗伦克尔激子。- 4.3.3 光学吸收光谱。- a) 一级跃迁。- b) 二级跃迁。- 4.3.4 自旋和轨道简并效应。- 4.4 配置相互作用。- 4.4.1 阿尔格过程。- 4.4.2 法诺效应。- 4.5 同时激发和弛豫。- 4.5.1 可变形晶格中的局域激发和弛豫。- 4.5.2 可变形介质中的宿主激发。- a) 慢速调制极限。- b)调制极限。- 4.5.3 边带结构。- 4.5.4 激子-声子系统中的弛豫。- 4.6 金属中的许多体效应。- 4.6.1 弗里德尔求和法则和安德森正交定理。- 4.6.2 红外发散。- 4.6.3 费米边缘奇异性。- 4.7 与不完整壳相关的最终状态相互作用。- 4.7.1 多重分裂。- 4.7.2 局部与能带图片。- 4.7.3 窄 d 波段中的相关效应。- 4.8 非弹性 X 射线散射。- 4.8.1 康普顿和拉曼散射。- 4.8.2 共振拉曼散射。- 4.9。最近和未来感兴趣的主题。- 参考文献。- 5. 原子光谱学。- 5.1。极紫外原子光吸收光谱。- 5.2 光吸收光谱的基本实验。- 5.2.1 光吸收光谱。- 5.2.2 光电子光谱。- 5.2.3 质谱分析。- 5.2.4 荧光。- 5.3 光子吸收实验的局限性。- 5.4 一般理论框架。- 5.5 实验结果。- 5.5.1 光吸收光谱。- a) 离散共振。- b) 总体特征。- 5.5.2 光电子光谱。- a) 部分光电离横截面。- b) 光电子角分布。- 5.5.3 质谱分析。- 5.6 未来工作。- 参考文献。- 6. 分子光谱。- 6.1 概念。- 6.2 吸收光谱。- 6.2.1 简单二原子和三原子分子的价谱。- 6.2.2 N2 中的价态和里德伯激发。- 6.2.3 H2O 和 D2O 价态吸收光谱中的里德伯级数。- 6.2.4 简单双原子和三原子分子的核心光谱。- a) N2.- b) NO.- 6.2.5 Se2、Te2 和 I2.- a) Se2.- b) Te2.- c) I2.- 6.2.6 碱金属卤化物。- a) LiF 中的 Li ls-吸收。- b) Cs-卤化物。- 6.2.7 氟化氙。- 6.2.8 内孔共振。- 6.2.9 EXAFS.- 6.2.10 有机化合物的价壳谱。- a) 饱和烃：烷烃、新戊烷。- b) 具有 o- 和 -?-轨道键合的分子。- 6.2.11 有机化合物的核心谱。- 6.3 光电子能谱。- 6.3.1 光电子能谱和部分光电离交叉的强度部分。- 6.3.2 光电离共振光谱和符合测量。- 6.4 荧光。- 6.4.1 荧光和激发光谱。- 6.4.2 时间分辨荧光光谱。- 6.5 质谱。- 6.6。致谢。- 6.7。附录.- 参考文献.- 7. 固态光谱学.- 7.1 光学性质的定量描述.- 7.1.1 宏观光学性质.- 7.1.2 微观描述.- 7.1.3 调制光谱学.- 7.1.4 总结.- 7.2 金属和合金.- 7.2.1 真空紫外线.- a) 简单金属.- b) 贵金属.- c) 过渡金属。- d) 稀土。- 7.2.2 软 X 射线。- a) 简单金属。- b) 过渡金属。- c) 稀土。- 7.2.3 摘要。- 7.3 半导体。- 7.3.1 真空紫外线。- a) II-VI 化合物。- b) 铅硫属化物。- c) 其他半导体。- 7.3.2 软X 射线。- 7.3.3 摘要。- 7.4 绝缘体。- 7.4.1 稀有气体固体。- 7.4.2 碱金属卤化物。- 7.4.3 其他金属卤化物。- 7.4.4 其他无机绝缘体。- 7.4.5 有机绝缘体。- 7.4.6 摘要。- 参考文献。- 带标题的其他参考文献。
1. Introduction - Properties of Synchrotron Radiation.- 1.1 Historical Development.- 1.2 Quantitative Properties.- 1.2.1 Equations for Ideal Orbits.- 1.2.2 Considerations for Real Orbits.- a) Coherence.- b) Periodic Wigglers.- c) Synchrotron Accelerators.- d) Beam Cross Section and Divergency.- 1.2.3 Time Structure.- 1.3 Comparison with other Sources.- 1.3.1 Infrared and Visible Range.- 1.3.2 Vacuum Ultraviolet Range.- 1.3.3 X-rays.- 1.4 Acknowledgments.- References.- 2. The Synchrotron Radiation Source.- 2.1 Fundamental Concepts.- 2.1.1 Orbit Dynamics.- a) Betatron Oscillations.- b) Betatron Oscillations of Off-energy Particles.- c) Phase Focusing and Synchrotron Oscillations.- 2.1.2 Radiation Damping.- 2.1.3 Beam Lifetime.- 2.1.4 Beam Cross Section.- 2.2 Design Considerations.- 2.2.1 Magnetic Field and Energy.- 2.2.2 Lattice.- 2.2.3 Injector.- 2.2.4 Accelerating System.- 2.2.5 Energy Shifter Wigglers.- 2.2.6 Multipole Wigglers (Undulator).- 2.3. Design Examples.- 2.3.1 Aladdin.- a) Lattice.- b) Vacuum System.- c) Accelerating System.- d) Injector.- e) Computer Control.- 2.3.2 The National Synchrotron Light Source (NSLS).- References.- 3. Instrumentation for Spectroscopy and other Applications.- 3.1 Layout and Operation of Laboratories.- 3.1.1 VUV Laboratory at a Small Storage Ring.- 3.1.2 VUV and X-Ray Laboratory at a Large Storage Ring.- 3.1.3 Beam Line Optics.- a) General Considerations.- b) The Phase Space Method.- c) Magic Mirrors.- 3.2 Optical Components.- 3.2.1 Mirrors and Reflective Coatings.- a) General Remarks.- b) Reflectivity in the Vacuum Ultraviolett.- c) Coating Materials and Multilayer Coatings.- d)Sattering and Stray Light.- e) Mirror Substrate Materials.- f) Imaging in VUV.- 3.2.2 Dispersive Elements.- a) Reflection Grating Dispersors.- b) Spherical Concave Gratings.- c) Aspherical Concave Gratings.- d) Efficiency and Blaze.- e) Holographic Gratings.- f) Zone Plates and Transmission Gratings.- g) Crystals for Monochromators.- 3.2.3 Filters and Polarizers.- a) Filters and higher Order Problems.- b) Polarizers.- 3.3 VUV Monochromators.- 3.3.1 General Considerations.- 3.3.2 Normal Incidence Monochromators.- 3.3.3 Grazing Incidence Monochromators.- a) Plane Grating Monochromators.- b) Rowland Mountings.- c) Non-Rowland Monochromators.- 3.3.4 New Concepts.- 3.4 X-Ray Monochromators.- 3.4.1 Plane Crystal Instruments.- 3.4.2 Higher Order Rejection.- 3.4.3 Bent Crystal Monochromators.- 3.5 Photon Detectors.- 3.5.1 Detectors for the Vacuum Ultraviolet.- 3.5.2 X-Ray Detectors.- 3.6 Typical Experimental Arrangements.- 3.6.1 Experiments in the Vacuum Ultraviolet.- a) Absorption Reflection, Ellipsometry.- b) Luminescence, Fluorescence.- c) Photoionisation, Fotofragmentation.- d) Photoemission.- e) Radiometry.- f) Microscopy.- 3.6.2 Experiments in the X-Ray Range.- a) Single Crystal Diffraction.- b) Small Angle Diffraction.- c) Small Angle Scattering.- d) Mossbauer Scattering.- e) Energy Dispersive Diffraction.- f) Interferometry.- g) Absorption (EXAFS).- h) Topography.- i) Standing wave excited Fluorescence.- j) Fluorescence Excitation.- k) Compton Scattering.- 1) Resonant Raman Scattering.- m) Photoelectron Spectroscopy (XPS).- 3.7 Acknowledgements.- References.- 4. Theoretical Aspects of Inner-Level Spectroscopy.- 4. 1. Basic Concepts and Relations in Radiative Processes.- 4.1.1 Polarizability and Dielectric Function.- a) Self-consistent field Method.- b) Direct Method for Longitudinal Part.- 4.1.2 Absorption Coefficient and Oscillator Strength.- 4.1.3 Dispersion Relations and Sum Rules.- 4.2 Distribution of Oscillator Strength.- 4.2.1 Absorption Spectra in Atoms.- 4.2.2 A Unified Picture for Spectra in Atoms, Molecules and Solids.- a) Cancellation of Oscillator Strength, Giant and Subgiant Bands.- b) Pseudo Potential and Energy Band Effect.- c) Effect of Coulomb Attraction.- 4.2.3 Extended X-Ray Absorption Fine Structure (EXAFS).- 4.3 Electron-Hole Interactions.- 4.3.1 General Treatment of Excitons.- 4.3.2 Wannier and Frenkel Excitons.- a) Wannier Exciton.- b) Frenkel Exciton.- 4.3.3 Optical Absorption Spectra.- a) First Class Transition.- b) Second Class Transition.- 4.3.4 Effects of Spin and Orbital Degeneracies.- 4.4 Configuration Interactions.- 4.4.1 Aulger Process.- 4.4.2 Fano Effect.- 4.5 Simultaneous Excitations and Relaxations.- 4.5.1 Localized Excitation and Relaxation in Deformable Lattice.- 4.5.2 Host Excitation in Deformable Medium.- a) Slow Modulation Limit.- b) Rapid Modulation Limit.- 4.5.3 Sideband Structures.- 4.5.4 Relaxation in Exciton-Phonon Systems.- 4.6 Many Body Effects in Metals.- 4.6.1 Friedel Sum Rule and Anderson Orthogonality Theorem.- 4.6.2 Infrared Divergence.- 4.6.3 Fermi Edge Singularity.- 4.7 Final State Interactions Associated with Incomplete Shells.- 4.7.1 Multipiet Splitting.- 4.7.2 Local Versus Band Pictures.- 4.7.3 Correlation Effects in Narrow d-Band.- 4.8 Inelastic X-Ray Scattering.- 4.8.1 Compton and Raman Scattering.- 4.8.2 Resonant Raman Scattering.- 4.9. Topics of Recent and Future Interest.- References.- 5. Atomic Spectroscopy.- 5.1. Atomic Photoabsorption Spectroscopy in the Extreme Ultraviolet.- 5.2 The Basic Experiments in Photoabsorption Spectroscopy.- 5.2.1 Photoabsorption Spectroscopy.- 5.2.2 Photoelectron Spectroscopy.- 5.2.3 Mass Spectrometry.- 5.2.4 Fluorescence.- 5.3 Limitations of Photon Absorption Experiments.- 5.4 The General Theoretical Framework.- 5.5 Experimental Results.- 5.5.1 Photoabsorption Spectroscopy.- a) Discrete Resonances.- b) Gross Features.- 5.5.2 Photoelectron Spectroscopy.- a) Partial Photoionisation Cross Sections.- b) Angular Distributions of Photoelectrons.- 5.5.3 Mass Spectrometry.- 5.6 Future Work.- References.- 6. Molecular Spectroscopy.- 6.1 Concepts.- 6.2 Absorption Spectroscopy.- 6.2.1 Valence Spectra of Simple Di- and Tri-Atomic Molecules.- 6.2.2 Valence and Rydberg Excitations in N2.- 6.2.3 Rydberg Series in the Valence Absorption Spectrum of H2O and D2O.- 6.2.4 Core-Spectra of Simple Di-Atomic and Tri-Atomic Molecules.- a) N2.- b) NO.- 6.2.5 d-Spectra of Se2, Te2 and I2.- a) Se2.- b) Te2.- c) I2.- 6.2.6 Alkali Halides.- a) Li ls-absorption in LiF.- b) Cs-halides.- 6.2.7 Xenon Fluorides.- 6.2.8 Inner-well Resonances.- 6.2.9 EXAFS.- 6.2.10 Valence Shell Spectra of Organic Compounds.- a) Saturated Hydrocarbons: Alkanes, Neopentane.- b) Molecules with bonding o- and -?-orbitals.- 6.2.11 Core Spectra of Organic Compounds.- 6.3 Photoelectron Spectroscopy.- 6.3.1 Intensities of Photoelectron Spectra and Partial Photoionization Cross Sections.- 6.3.2 Photoionization Resonance Spectroscopy and Coincidence Measurements.- 6.4 Fluorescence.- 6.4.1 Fluorescence- and Excitation-Spectra.- 6.4.2 Time resolved Fluorescence Spectroscopy.- 6.5 Mass-Spectrometry.- 6.6. Acknowledgments.- 6.7. Appendix.- References.- 7. Solid-State Spectroscopy.- 7.1 Quantitative Description of Optical Properties.- 7.1.1 Macroscopic Optical Properties.- 7.1.2 Microscopic Description.- 7.1.3 Modulation Spectroscopy.- 7.1.4 Summary.- 7.2 Metals and Alloys.- 7.2.1 Vacuum Ultraviolet.- a) Simple Metals.- b) Noble Metals.- c) Transition Metals.- d) Rare Earths.- 7.2.2 Soft X-Ray.- a) Simple Metals.- b) Transition Metals.- c) Rare Earths.- 7.2.3 Summary.- 7.3 Semi conductors.- 7.3.1 Vacuum Ultraviolet.- a) II-VI Compounds.- b) Pb-Chalcogenides.- c) Other Semiconductors.- 7.3.2 Soft X-ray.- 7.3.3 Summary.- 7.4 Insulators.- 7.4.1 Rare Gas Solids.- 7.4.2 Alkali Hal ides.- 7.4.3 Other Metal Hal ides.- 7.4.4 Other Inorganic Insulators.- 7.4.5 Organic Insulators.- 7.4.6 Summary.- References.- Additional References with Titles.