我们知道，自由电子在做加速度运动时，将产生电磁辐射。电子速率发生变化，在前向产生轫致辐射。电子的方向发生变化，在切线方向产生同步辐射。   

    同步辐射是相对论带电粒子在电磁场作用下，沿着弯曲轨道行进时，所发出的电磁辐射。同步辐射光源是一种高性能光源。最初伴随电子同步加速器而出现。电子储存环的发展，推动了同步辐射的广泛应用。

    同步辐射装置的基本组成包括电子枪，电子直线加速器，储存环和光束输出系统。电子枪是产生被加速电子的电子源，主要由阳极，栅极和阳极组成，阴极的作用是发射电子，加热阴极到一定温度时，电子获得足够大的动能克服逸出功从阴极表面释放，并被阴极和阳极之间的高电位差拉出并加速到合适的初速度，注入到加速器中。

    电子直线加速器主要由加速管，微波功率系统，真空系统等组成，电子在加速管中被微波电场加速，获得能量，真空系统保证了加速管处于高真空状态，使电子在其中做加速运动而不损耗能量，离开直线加速器的电子速度已接近光速。

   电子儲存环是儲存高速运行的电子束流的装置，主要由磁铁，高频系统和真空系统组成。磁铁系统用来弯转和约束电子束，使电子走环形闭合轨道，高频系统提供加速电场，电子在加速电场中获得能量，电子束在储存环中做回旋运动的同时沿切线方向发出同步辐射。并被磁场控制方向引出，进入实验站，用来研究物体的结构性能。

    同步辐射光源主要特点是：同步辐射光的波长覆盖面大，具有从远红外，可见光，紫外光直到X射线范围内的连续光谱，并且可根据使用者的需要获得特定波长的光。同步辐射光的发射集中在以电子运行方向为中心的一个很窄的圆锥内，张角非常小，几乎是平行光束，堪舆激光媲美。同步辐射光源是一个高强度光源，有很高的辐射功率和功率密度。并有可控的偏振特性。同步辐射光源在X光波段，其亮度是普通X光机的上千亿倍。同步辐射光源是脉冲光源，有好的脉冲时间结构，其宽度为几十皮秒至几十纳秒之间可调，脉冲之间的间隔为几十纳秒至微秒量级，这种时间特性对研究化学反应过程，生命过程及材料结构变化过程和环境污染微观过程特别有用。同步辐射光源的光子通量，角分布和能谱均可精确计算，因此它可做为辐射计量（特别是真空紫外到X射线波段计量）的标准光源。

   自由电子激光器是一种特别类型的新型激光器，工作物质为在空间周期变化磁场中高速运动的定向自由电子束，只要改变自由电子束的速度，就可产生可调谐的相干电磁辐射。

   自由电子激光器，是一种利用自由电子的受激辐射，把相对论电子束的能量转换成相干辐射的激光器件，1977年斯坦福大学制成第一台自由电子激光振荡器。它由一根抽成高真空，长5，2米的铜管组成，外面绕有超导导线，以便在整个管上产生一个周期3，2厘米的变化的横向静磁场，轴上磁感应强度为0，24特斯拉，铜管两端装有反射镜，组成谐振腔，一端反射镜为全反射，光输出面反射镜反射率为1，5%,整个激光腔长12，7米，注入3，5兆电子伏的电子束由超导加速器产生。