近日，來自俄羅斯科學院西伯利亞分院布德克爾核物理研究所(以G.I.命名核物理研究所分支)及SKIF集體使用中心的科研團隊，正致力于開發一款獨特的干涉儀，用于精準測定SKIF同步輻射源的關鍵參數——超低發射率。SKIF在周期性同步輻射源中，憑借其獨特的、歷史最低的發射率特性脫穎而出。據悉，該干涉儀預計于2025年底與SKIF儲存環同步投入運行。

帶電粒子束SKIF的模擬圖像

發射率作為循環同步輻射源電子束的核心參數，其數值越小，光源的亮度則越高。SKIF將成為全球同類裝置中首個實現創紀錄低發射率(75皮米-弧度)的裝置，這一突破將使得最大光強度聚焦于極小的研究區域，從而實現對最小樣本特性的高精度測定。

發射率的精確測量至關重要，不僅在于確認其標稱參數，更在于監控與調整裝置運行模式，以及診斷裝置運行過程中的光束狀態。鑒于發射率由儲存環的磁結構決定，磁結構的任何變化均可能影響其值，因此持續監測顯得尤為重要。

確定發射率需精確測量儲存環中循環的帶電粒子束的橫向尺寸。目前，基于干涉測量法和X射線暗箱的方法在國際上已得到廣泛應用。在現代同步輻射源中，干涉儀因其高精度測量光束橫向尺寸的能力而被廣泛采用。

“該干涉儀依據楊氏方案構建，光源(即電子束在彎曲磁體磁場中發射的同步輻射)發出的光穿過間距微小的孔，形成相干波面，進而產生由明暗帶組成的特征干涉圖樣。通過分析這一圖樣，我們可以精確確定電子束的橫向尺寸和強度分布。”俄羅斯科學院西伯利亞物理研究所(INP SB RAS)及SKIF集體使用中心的高級研究員維克多·多羅霍夫博士介紹道。

與此同時，暗箱技術也發揮著重要作用，它利用小孔將光束圖像投射到一定距離外的探測器上，通過投影的大小和形狀來確定光束的橫向尺寸和亮度分布。這一裝置的優勢在于其無需復雜光學系統，且能提供高精度測量結果，同時以直觀的形式呈現觀測結果。

然而，針對此類同步輻射源設備，目前尚無統一的標準解決方案。加之SKIF的安裝參數已接近現有方法的適用極限，因此其診斷方法的開發顯得尤為復雜。

作為一線診斷工具，上述科研團隊正在研發一款干涉儀，該設備將能夠測量超小SKIF光束的橫向尺寸，精度高達微米級，約為8微米(0.008毫米)。通過對比干涉儀的測量結果與儲存環診斷系統的數據，特殊軟件將能夠計算出發射率值。

目前，該干涉儀可測量可見光和近紫外光的光束尺寸。為進一步降低發射率，科研團隊正致力于研制世界上首臺基于多層X射線鏡的X射線干涉儀。

“為尋找一種可靠的替代方法來測量光束尺寸，我們決定嘗試使用X射線干涉儀。這種方法非常獨特，因為目前世界上尚無類似設備投入使用。我們正在全力研制自己的X射線干涉儀，為此將制造在軟X射線范圍內工作的特殊多層鏡。如果研究需要更獨特的模式或更低的發射率，X射線干涉儀將成為我們的未來儲備。”維克托·多羅霍夫補充道。

展望未來，SKIF還將引入基于X射線針孔相機的輪廓儀，作為測量光束尺寸的替代方法，以進一步優化發射率。這將使得使用不同方法獲得獨立結果成為可能，為科研提供更多數據支持。

為測量SKIF儲存環上的束流發射度，已分配兩個通道用于彎曲磁鐵同步輻射輸出的束流診斷，其中一個通道將配備暗箱(長度約25米)，未來計劃在第二個通道安裝X射線干涉儀。這一系列舉措將有力推動SKIF同步輻射源在科研領域的應用與發展。