民國115年 高考三級 輻射安全 輻射應用與安全防護
第6題
位於新竹財團法人國家同步輻射研究中心的同步輻射光源是如何產生 的？（5 分） 同步輻射光源具有那些特性（5 分）？ 若同步輻射光源的最高能量為3.0 GeV，則…
題目
位於新竹財團法人國家同步輻射研究中心的同步輻射光源是如何產生 的？（5 分） 同步輻射光源具有那些特性（5 分）？ 若同步輻射光源的最高能量為3.0 GeV，則最短波長為多少m？ （ h 6.63 10 J s ）（5 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、同步輻射的產生：電子經直線加速器與增能環加速至接近光速（3 GeV）後注入儲存環，在彎轉磁鐵（bending magnet）或插件（wiggler/undulator）的磁場中受勞侖茲力做圓弧運動，具向心加速度的相對論性電子沿切線方向放出電磁輻射，即同步輻射。
- 二、主要特性：高強度與高亮度（brightness）、寬廣連續能譜（紅外至硬X光）、高度準直（發散角約1/γ）、強偏振性（環平面內為線偏振）、脈衝時間結構（ns級）、光源尺寸極小，並可用單色器（monochromator）調變能量，適合繞射、光譜與影像實驗。
- 三、最短波長計算：λ_min＝hc/E＝(6.63×10⁻³⁴×3.0×10⁸)/(3.0×10⁹×1.602×10⁻¹⁹)＝1.99×10⁻²⁵/4.81×10⁻¹⁰＝4.1×10⁻¹⁶ m，相當於4.1×10⁻⁷ nm（約0.41 fm）。
- 四、限制與實務：λ_min僅為最高能量對應的理論極限，實際可用能譜受磁鐵參數（critical energy）與光束線設計限制，並非全部能量均可利用；儲存環須超高真空、嚴密輻射屏蔽與穩定電源，建置與運轉成本高。
AI 依官方試題文字產生的參考解答，非考選部公告答案，內容僅供備考參考。