阿贡国家实验室的先进光子源(APS)是科学研究的重要设备，它提供强大的x射线光源来详细研究材料。通过提供更深入的内部流程，例如电池，APS有助于技术进步。随着其重大升级，APS将增加其亮度和研究能力，继续为全球健康、安全和科学进步做出贡献。来源:SciTechDaily.com

什么是x射线光源?

为了开发对抗致命传染病的治疗方法，我们需要了解引起这些疾病的微生物。为了设计下一代电动汽车，我们需要制造更好、更持久的电池来为它们供电。为了制造更高效、更安全的飞机引擎，我们需要更坚固、更耐用、在压力下不会破裂的材料。

在这期《科学101:什么是x射线光》视频中，科学家Jessica McChesney和Gilberto Fabbris解释了x射线是什么，以及他们如何在阿gonne的先进光子源(APS)中使用x射线。x射线是存在于电磁波谱上的高能光。这个频谱包括所有电磁波的范围，从能量最低的最长波(调幅无线电)到中间波(可见光)，再到能量最高的最短波(伽马射线)。阿贡国家实验室的APS使用x射线，它位于光谱的末端，波长较短。波长较短的x射线可以穿透许多物质，这使得像杰西卡和吉尔伯托这样的科学家能够深入观察物体，并发现有关材料结构和功能的新知识。APS是世界上最强大的x射线光源之一，每年来自世界各地的5500多名科学家使用这个巨大的研究设施来测试新材料，制造更好的电池，并为人类面临的最大问题找到解决方案。

要完成所有这些工作，以及更多的工作，需要一个强大的x射线光源。x射线是光，但它们不是你听到这个词时通常想到的可见光。你可能对牙医用来拍摄牙齿内部的x光机很熟悉。一种光源，如位于美国能源部阿贡国家实验室的先进光子源(APS)，也能产生类似的x射线，但亮度要高出10亿倍。

那么亮的灯能做什么?APS的工作原理就像一个巨大的显微镜，但与可见光不同的是，x射线具有穿透力，使科学家能够看到物质的深处。例如，x射线束可以紧密聚焦，科学家可以利用它们“看到”电池在使用过程中发生的事情，从而开发出更节能的版本。

几十年来，APS和世界各地的其他光源一直在改善我们的生活。为它们提供动力的技术——粒子加速——早在20世纪20年代就出现了。

电磁波谱是所有类型的电磁辐射的范围-能量传播和扩散。太阳比地球热得多，所以它发出的辐射能量更高，波长更短。来源:美国国家航空航天局

APS的中心是一个存储环，大约三分之二英里。它大得可以装下一个棒球场。它的工作是使被称为电子的粒子以高精度和非常接近光速的恒定速度循环。电子每天在这个环上运动数十亿次，在轨道的每个弯道处释放出明亮的光。APS将光发送到环周围的实验站，在那里进行不同类型的科学实验。

APS是一个国家用户设施，这意味着该资源可供世界各地的科学家使用。如果科学家们的数据是公开发布的，那么使用它是免费的。来自世界各地的5500多名科学家每年利用美国科学学会研究各种各样的事情，从对抗温室气体的新方法到加固道路和桥梁的新方法。

自20世纪90年代首次建成以来，APS一直是世界领先的x射线光源，它的未来将变得更加光明。一项大规模的升级正在取代目前的存储环，它将产生比今天生产的x射线亮500倍的x射线，从而实现更多的实验和创新，从而改善我们的生活。与世界各地的其他光源一起，APS将继续帮助科学家让我们更健康、更安全，并提高我们对周围世界的认识。

来源:阿贡国家实验室

x射线光源是如何工作的?

先进光子源产生超亮x射线束，照亮通往新发现的道路。

像先进光子源(APS)这样的强大光源类似于牙医使用的x光机，除了它产生的光要亮10亿倍。

APS的核心是一系列被称为加速器的机器，它们利用磁铁来移动被称为电子的微小粒子。电子被聚集在一起，沿着直线加速器进行直线运动。粒子积聚环将粒子束聚集在一起。当它们增加速度和能量时，助推器环使它们循环。然后将粒子注入存储环。电子每天绕这个环运动数十亿次。在轨道的每个弯道处，它们以光子粒子的形式释放光。这些光子是x射线，被发送到环周围的科学站。科学家们利用这种非常明亮的光来观察物质的深处。