預(yù)研經(jīng)費(fèi)3.2億 世界最亮同步輻射光源建設(shè)有了底氣

世界上最先進(jìn)的第四代光源——高能同步輻射光源即將于今年年中在北京懷柔科學(xué)城開工建設(shè)。這個(gè)國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的預(yù)研驗(yàn)證裝置，于1月31日在北京通過了國家驗(yàn)收。這表明，即將在北京懷柔建設(shè)的高能同步輻射光源在技術(shù)上是可行的，它所要建設(shè)的各種高精尖設(shè)備裝置工業(yè)上也是有能力制造的。

高能同步輻射光源是前沿基礎(chǔ)科學(xué)、工程物理和工程材料等戰(zhàn)略高技術(shù)研究不可或缺的手段，是一種極亮的大號(hào)“顯微鏡”。目前大陸已有3個(gè)同步輻射光源：借助北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)伴生的同步輻射裝置、合肥光源、上海光源。它們代表我國三代光源的技術(shù)水平。而準(zhǔn)備建設(shè)的北京懷柔光源屬于第四代光源，是中國也是世界上最先進(jìn)的光源。中科院高能物理所所長(zhǎng)王貽芳院士說，同步輻射光源經(jīng)歷了三代的發(fā)展。三代之間的最主要區(qū)別在于，作為發(fā)光光源的電子束斑尺寸和電子發(fā)散程度。

中科院高能物理所副所長(zhǎng)、項(xiàng)目工程經(jīng)理秦慶則形象地說明了第四代光源的特點(diǎn)：亮度比第三代光源高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)(百倍)，“可以更清楚地了解材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這對(duì)材料科學(xué)和生命科學(xué)的發(fā)展具有重要作用。”

然而，要實(shí)現(xiàn)這一“透視理想”，技術(shù)上具有極大挑戰(zhàn)，第四代光源中的部分設(shè)備有些是我們還沒有做過的，還有些只是理論上存在的。為此，國家發(fā)改委在2013年就把第四代光源的預(yù)研裝置——高能同步輻射光源驗(yàn)證裝置(HEPS-TF)列為“十二五”期間重點(diǎn)建設(shè)的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施之一，僅建設(shè)預(yù)研裝置就破紀(jì)錄地支持了3.2億元資金，希望解決技術(shù)難題，驗(yàn)證那些只在理論上存在的技術(shù)方案的可行性。

如今，HEPS-TF項(xiàng)目建設(shè)法人單位中科院高能物理所和共建單位北京科技大學(xué)，交出了一份令人滿意的答卷。以陳佳洱院士為組長(zhǎng)的驗(yàn)收專家組認(rèn)為，預(yù)研裝置總體性能達(dá)到同類設(shè)備國際先進(jìn)水平，取得了一系列重大技術(shù)成果，驗(yàn)證了先進(jìn)高能同步輻射光源關(guān)鍵技術(shù)的可行性，顯著提升了我國在磁鐵、電源、探測(cè)器及電子學(xué)等領(lǐng)域中相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平和自主創(chuàng)新能力。

秦慶說，HEPS-TF項(xiàng)目就高能加速器、光束線和實(shí)驗(yàn)站的多個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)攻關(guān)，研制了多個(gè)關(guān)鍵性樣機(jī)，并完成了未來懷柔所建光源的物理設(shè)計(jì)和工程方案，預(yù)留了進(jìn)一步升級(jí)到衍射極限儲(chǔ)存環(huán)的可能，可以說已經(jīng)具備了建設(shè)全球最高亮度同步輻射光源的能力。

在HEPS-TF項(xiàng)目研究中，科研人員做出一系列創(chuàng)新成果，比如國內(nèi)首次成功研制了超高梯度(80T/m)四極鐵、大間隙高場(chǎng)強(qiáng)(2.6T)超導(dǎo)扭擺器和納秒級(jí)快脈沖沖擊器系統(tǒng);自主研制了與進(jìn)口設(shè)備性能相當(dāng)?shù)?00A高精度電流傳感器和數(shù)字束流位置測(cè)量電子學(xué)系統(tǒng);成功研制了國際上首個(gè)166MHz加速電子的1/4波長(zhǎng)超導(dǎo)原型腔;突破了超高溫、大載荷、大變形和多環(huán)境因素耦合等原位環(huán)境與同步輻射實(shí)驗(yàn)技術(shù)集成的瓶頸;另外，自主設(shè)計(jì)研制的二維X射線像素陣列探測(cè)器是我國高端X射線探測(cè)器研制的重要突破。正因此，驗(yàn)收專家組認(rèn)為，HEPS-TF項(xiàng)目的完成“為我國建設(shè)先進(jìn)的高能同步輻射光源奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)”。

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