照亮未知世界的神奇之光:探秘国家同步辐射实验室

 

首次完成探月卫星“嫦娥一号”太阳风离子探测器正机的实验标定和测试;开创一条低耗水进行煤高效转化的新途径……我国这些国际前沿科技成果的背后离不开一双超高显微的“眼睛”——中国科学技术大学国家同步辐射实验室。...







“合肥光源”——这束神奇之光不仅照亮了众多前沿科研领域,也在为我国同步辐射事业发展、推动战略前沿领域创新带来新突破。

在中国科学技术大学国家同步辐射实验室里,神奇之光正持续发光发热,为科研人员照亮未知的微观世界。走近中国大科学工程:首个国家级实验室

在科教城市安徽合肥的中国科学技术大学西校区,中科大国家同步辐射实验室如一个凌然欲飞的巨大“飞碟”矗立于此。走进实验室,是一个六边形的大型密闭墙体,长短不一的管道穿梭其间,低鸣的机器正在运转。熟悉这里的科研人员都亲切地称它为“合肥光源”。

1983年4月,当时的国家计委批准中科大国家同步辐射实验室正式立项,建设我国第一台专用同步辐射光源,被称为“合肥光源”。1989年合肥光源建成,并发出中国第一束“神奇之光”,其中95%技术设备依靠自主研发。

光是无处不在的,它也是人类观察及研究大自然最重要的工具。

与常规光源相比,同步辐射有许多突出的优点。它的亮度很高,频谱宽阔、连续、平滑,利用单色器可从中选取所需的任何波长的光,被广泛应用于物理、化学、医学、材料科学、生命科学、环境科学、能源科学、信息科学技术等领域。

合肥光源的真空紫外波段可用于许多研究,例如让人们认识超导等先进材料以及蛋白质的性质和功能;X射线波段可用于蛋白质、凝聚态物质的晶体结构研究。

——国家同步辐射实验室主任 陆亚林

三十年前沿科研:做中国人自己的先进光源

在合肥光源周长66米的电子储存环内,电子束被加速到所需能量,以接近光的速度在闭合环形的真空室中运行,并在转弯时放出同步辐射光,形成透视微观世界的“利器”。

同步辐射作为一种先进的光源,在国家安全、能源、工程材料实时研究等方面发挥着关键的平台支撑作用。

——国家同步辐射实验室主任 陆亚林
三十年来,国家同步辐射实验室本着“顶天立地”的原则做科研。顶天,就是在基础研究上助力世界最前沿的成果。立地,就是推动科技成果转化,为区域经济发展作出实实在在的贡献。每引出一束同步辐射光,就可以照亮一个学科领域。

目前合肥光源的亮度可达普通灯泡的10亿倍到100亿倍,而光斑精度则小到0.1微米量级。

——国家同步辐射实验室主任 陆亚林

利用合肥光源,我国首次完成探月卫星“嫦娥一号”太阳风离子探测器正机的实验标定和测试,2007年“嫦娥一号”成功发射并传回首张月面图像,使我国从此迈入了具有深空探测能力的国家行列;首次获得了X射线全息图样,获得一批生物样品如癌变细胞的高分辨率显微图像等。并且随着科技成果的转化,一些同步辐射技术已逐渐改变着人们的生活。





4月9日,科研人员在安徽合肥的国家同步辐射实验室进行实验操作。 新华社记者 刘军喜摄

十三五国家战略带来发展新机遇

在今年全国两会上发布的十三五规划纲要,明确提出“推动战略前沿领域创新突破”,“积极提出并牵头组织国际大科学计划和大科学工程,建设若干国际创新合作平台。”模糊自己与世界顶尖水平的差距。

除了推动前沿科研课题,同步辐射工程技术本身也具有广阔的应用前景。比如电子医疗加速器是放射治疗的主流仪器,西方发达国家每百万人拥有放疗装置7台,中国内地还不到1台,且95%的市场被外资企业占据。

国家同步辐射实验室拥有电子加速器核心技术和一支专业的、经验丰富的工程技术团队,在加速器技术应用方面大有可为。

——国家同步辐射实验室主任 陆亚林



4月9日,科研人员在安徽合肥的国家同步辐射实验室进行实验操作。 新华社记者 刘军喜摄

2016年初,合肥光源重大维修改造项目通过全面验收,进入正式运行阶段,装置的性能及运行的稳定性、可靠性得到了大幅度的提高。升级改造后,合肥光源首批建设完成了国际先进水平的燃烧、软X射线成像等5条光束线及实验站,将为我国材料科学、能源基础科学、生命科学以及环境科学等领域的科学研究提供先进平台。



升级后的光束线总体布局。图片来源:国家同步辐射实验室(NSRL)官网。

新的国家战略,给同步辐射事业发展提供了新的历史机遇。中科院近期在合肥、上海成立了大科学中心,国家同步辐射实验室成为合肥大科学中心的中坚力量。根据设计方案,第四代光源具有“更快、更高、更亮”的特征,将极大地助力我国抢占未来科技先机。

作为中国重要的同步辐射研究中心之一,合肥光源已成为以同步辐射应用和同步辐射光源研究为主的知识创新基地、人才培养基地及发展高新技术的创新基地,为国内外科学家提供性能优良的实验研究平台,未来我们会继续发光。

——国家同步辐射实验室主任 陆亚林

来源:新华网、科技日报



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