同步輻射及自由電子激光概況
光源發光是因為光源中粒子如電子、原子、分子等的運動，主要有三種方式：
熱運動：生活中最常見，太陽光等。
躍遷輻射：指粒子如分子、原子等能級間躍遷產生，分自發輻射和受激輻射。
帶電粒子加速運動：有同步輻射光和自由電子激光，稱為基于加速器光源，原子核反應堆切倫科夫輻射也屬于這種。
接近光速運動相對論電子在磁場中作曲線運動并改變方向，所產生的能量損失以電磁輻射光形式沿切線方向發射出去。這種輻射是1947年在美國通用公司同步加速器上首次被發現，命名為同步輻射。
同步輻射光源發展方向是進一步降低高能相對論電子發射度以提高同步輻射光亮度。以及設計研制各種高性能插入件(永磁插入件、超導插入件等)以滿足用戶豐富多彩的實驗需要。
同步輻射光源的基本用途是生命、材料、環境、物理、化學、醫藥、地質等學科基礎應用研究中一種最先進的不可替代工具，在電子、醫藥、石油、化學、生物和微細加工等工業領域方面也具有重要應用價值。
自由電子激光是1971 年由美國Mady首先提出FEL 概念。自由電子激光工作介質是“自由的電子”，稱為自由電子激光。是電子束與外來種子激光同時通過波蕩器時，當滿足共振關系等條件，激光光場從電子束中獲取能量實現受激光放大。
自由電子激光的發展方向是： ①縮短波長 ②提高功率 ③小型化 ④提高轉換效率。
FEL 在信息、超導、凝聚態物理、化學等多領域具有極為重要應用價值。如FEL高功率、寬光譜等特點可用于物質提純、受控核聚變、同位素分離和等離子體加熱等。FEL高效率、短脈沖等優點，在工業上也有廣闊應用前景， 如半導體、集成電路、激光加工、基礎研究、醫療、空間科學等。在軍事上， FEL可成為強激光武器;毫米波段， 是唯一有效強相干信號源， 在激光雷達、反隱形等研究中具有不可替代的應用價值。
插入件的工作原理及技術現狀
彎轉磁鐵、扭擺器和波蕩器為三種不同加速器插入裝置，其中扭擺器和波蕩器統稱為“插入件”。
從磁場源來分，插入件分電磁型、永磁型和低溫超導型等;從磁鐵和真空室位置分，插入件分真空室外和真空室內;從磁場波動形式分，插入件分平面型、螺旋型等。永磁型插入件占總數90-95%，波蕩器占主導地位。
永磁波蕩器又基本分為純永磁型PPM和混合型Hyb，在這二個基本磁結構基礎上可衍生設計成APPLE、HELIOS、Delta等多種磁路結構，不同磁結構可產生不同類型同步輻射光。
國外插入件目前現狀
平面型波蕩器：主要用于大磁間隙同步輻射(5%)，大量用于FEL(95%)。
真空室內波蕩器：主要用于同步輻射(60-70%)，FEL也有相當數量(30-40%)。
橢圓極化波蕩器：主要用于同步輻射(90%)，FEL少量(10%)。
低溫永磁波蕩器：主要用于同步輻射(80%)，FEL少量(20%)。
其他波蕩器：同步輻射及FEL都有。
目前，真空外大磁間隙平面波蕩器早已成熟。真空內波蕩器和橢圓極化波蕩器基本成熟。低溫永磁波蕩器已經進入應用階段。高磁場超導波蕩器還處于研制階段。
國內插入件發展歷程及現狀
大磁間隙平面波蕩器完全掌握;真空波蕩器及橢圓極化波蕩器基本掌握，但不太成熟;低溫永磁波蕩器剛開始設計研制，積累經驗不足;多數永磁插入件設計目標未完全達到，涉及復雜的永磁體、機械、真空、控制等因素，和國內工業技術水平密切相關。超導波蕩器剛剛研制。
總之，我國插入件技術剛剛起步，總體離國外先進水平還有不小差距。
插入件應用永磁材料概念介紹
磁性材料種類繁多且應用十分廣泛，分為二種：一種是磁滯回線為特征，如永磁、軟磁、矩磁等;一種是以交叉偶合為特征，如磁致伸縮材料、磁光材料等。用途最大是第一種，特別是永磁和軟磁。
商業永磁材料有鋁鎳鈷、鐵氧體、釤鈷、釹(鐠)鐵硼等，應用于插入件的永磁體有釤鈷和稀土釹(鐠)鐵硼。
釤鈷：耐電磁輻射、穩定性好，信越R32SH、真空冶煉225TP、EEC等。
釹(鐠)鐵硼：磁性能高、磁場更均勻，日立、真空冶煉、信越等。
永磁體均勻性磁學技術原理：磁性能一致性;機械控制精度;磁場的均勻性;鍍層的均勻性;均勻性的測量
插入件應用軟磁材料概念介紹
商業軟磁有鐵氧體、非晶(如鐵基與鈷基等)、納米晶(如鐵基納米晶FeCuB)等。大多數是各向同性，部分呈現較小各向異性特征。全過程技術特征呈非線性，較低磁場有一定線性特征。加速器切割磁鐵使用一點鐵氧體。
軟鐵性能各異用途差別也較大，用于靜態波蕩器主要有電磁純鐵、鈷釩鐵等，三種軟磁在低場下磁化曲線近線性，最大飽和磁感應強度分別為：2.10T、2.35T。目前國內外也在研制更高性能軟磁材料，并有望獲得實際應用。
用于大型電磁鐵的主要是硅鋼，超導腔主要使用高性能特種坡莫合金。
軟磁材料元件在應用時主要對磁場源(永磁體或通電線圈)起著聚磁、放大、屏蔽等作用。磁鐵設備設計時主要關心軟磁的磁化曲線 、相對磁導率 、飽和磁感應場強度 。此外軟磁鐵外形尺寸精度、表面光潔性、表面毛刺、加工殘余應力等對其聚磁能力及效果有重要影響。加速器用軟磁材料元件加工過程中一般表面需要去毛刺并清洗，進行真空退火以去除加工殘余應力。
超導腔磁屏蔽用低溫坡莫合金
相比國外類似低溫坡莫合金，項目組研發的國產新型低溫坡莫合金綜合磁性能優異。國產新型低溫坡莫合金在國家重大科學工程建設中已獲得重要階段性的應用成果(近期剛剛獲得)。SHINE工程經理部同意后將陸續公布國產低溫坡莫合金研發過程及實際應用數據!
電子加速器磁性材料發展動態
近十幾年來，稀土永磁體設計與制造技術獲得了長足進展，出現了一些新概念技術制備的永磁體：
釹鐵硼：晶界擴散[含PrFeB擴散]、微晶技術、高取向技術、低氧工藝、低含量稀土技術、一次成型、熱壓成型、精加工技術等。主要目的是提高均勻性、Hcj、穩定性、降低成本等。
釤鈷：氣流磨粉末分級、零低或正溫度系數、氧化還原粉末制備、低氧與新成分設計技術、精密加工、輻射環研制，主要目的是提高釤鈷磁性能、均勻性、降低成本等。
新材料：無稀土永磁體、高鐵釤鈷制備技術、新原子比釤鈷。
這些新技術優點不少，同時也有不同程度缺點，設計、研制、使用時要辯證的看待與處理。
我國對磁性材料尖端科學工程應用研究經驗缺乏，造成制備的永磁體性能與質量具有“偶然性”，沒有形成完整的、系統性的同步輻射及自由電子激光用高品質磁性材料設計與研制的思想與方法。加速器用磁性材料的應用基礎研究具有“共性特征”，將直接帶動我國磁性材料部分領域行業本身技術的提升發展。細致研究對我國磁性材料“應用自主知識產權化”，對中國制造磁性材料走向國際大科學工程，對磁性材料在國防、科研、醫療、信息、電力、交通等領域高水平應用等有重要推動作用。
