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預(yù)研經(jīng)費3.2億世界最亮同步輻射光源建設(shè)有了底氣極亮的大號“顯微鏡”

2019-02-01 14:29:14來源：科技日報

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“顯微鏡”

。目前大陸已有3個同步輻射光源：借助北京正負電子對撞機伴生的同

世界上最先進的第四代光源——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)。這個國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的預(yù)研驗證裝置

，于1月31日在北京通過了國家驗收

。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“顯微鏡”

。目前大陸已有3個同步輻射光源：借助北京正負電子對撞機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的光源。中科院高能物理所所長王貽芳院士說

，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

、項目工程經(jīng)理秦慶則形象地說明了第四代光源的特點：亮度比第三代光源高出兩個數(shù)量級(百倍)

，“可以更清楚地了解材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這對材料科學(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證裝置(HEPS-TF)列為“十二五”期間重點建設(shè)的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施之一

，僅建設(shè)預(yù)研裝置就破紀錄地支持了3.2億元資金

，希望解決技術(shù)難題

，驗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的驗收專家組認為，預(yù)研裝置總體性能達到同類設(shè)備國際先進水平

，取得了一系列重大技術(shù)成果，驗證了先進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項目就高能加速器

、光束線和實驗站的多個關(guān)鍵技術(shù)難點攻關(guān)，研制了多個關(guān)鍵性樣機

，并完成了未來懷柔所建光源的物理設(shè)計和工程方案

，預(yù)留了進一步升級到衍射極限儲存環(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

、大間隙高場強(2.6T)超導(dǎo)扭擺器和納秒級快脈沖沖擊器系統(tǒng);自主研制了與進口設(shè)備性能相當?shù)?00A高精度電流傳感器和數(shù)字束流位置測量電子學(xué)系統(tǒng);成功研制了國際上首個166MHz加速電子的1/4波長超導(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)境與同步輻射實驗技術(shù)集成的瓶頸;另外

，自主設(shè)計研制的二維X射線像素陣列探測器是我國高端X射線探測器研制的重要突破

。正因此，驗收專家組認為

，HEPS-TF項目的完成“為我國建設(shè)先進的高能同步輻射光源奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)”

。

責任編輯：孫知兵

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