北京高能同步輻射光源概述

?同步輻射光源是指產(chǎn)生同步輻射的物理裝置。第一代同步輻射光源是寄生于高能物理實驗專用的高能對撞機的兼用機，第二代同步輻射光源是基于同步輻射專用儲存環(huán)的專用機，第三代同步輻射光源為性能更高且儲存環(huán)之直線段可加裝插件磁鐵組件之同步輻射專用儲存環(huán)的專用機，現(xiàn)在正在研究的自由電子激光器則為新一代的高強度光源設(shè)施。

同步輻射光源是指一種利用相對論性電子在磁場中偏轉(zhuǎn)時產(chǎn)生同步輻射的高性能新型強光源。它利用X光可以測量各種物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)。 要看到物質(zhì)里的細節(jié)，很重要一點是要有足夠的亮度，比如說，打個手電筒看東西，手電筒越亮，就能看得越清楚。 北京光源將提供非常高的分辨率，提供了解復(fù)雜體系、極精細結(jié)構(gòu)的能力，這樣就能推動基礎(chǔ)科學(xué)的進步。

上海同步輻射裝置( Shanghai Synchrotron Radiation Facility，簡稱 SSRF)，是一臺世界先進的中能第三代同步輻射光源，總投資計劃12億人民幣。上海同步輻射裝置的電子儲存環(huán)電子束能量為3.5GeV(35億電子伏特)，僅次于世界上僅有的四臺高能光源(美、日、歐 臺灣各一臺)，居世界第五，超過其它所有的中能光源; X射線的亮度和通量被優(yōu)化在用戶最多的區(qū)域。

上海同步輻射裝置是國家級大科學(xué)裝置和多學(xué)科的實驗平臺，由全能量注入器、電子儲存環(huán)、光束線和實驗站組成。全能量注入器提供電子束并使其加速到所需能量，電子儲存環(huán)儲存電子束并提供同步輻射光，光束線對引出的同步輻射光進行傳輸、加工，提供給實驗站上的用戶使用。

(一)提供電子束的全能量注入器

全能量注入器包括電子直線加速器、增強器和注入/引出系統(tǒng)，其作用是向電子儲存環(huán)提供所需的電子束。電子槍產(chǎn)生的能量為10萬電子伏特的電子束，先被約40米長的電子直線加速器加速到3億電子伏特能量，然后被注入到周長約158米的增強器中，由增強器繼續(xù)加速到35億電子伏特，再經(jīng)過注入/引出系統(tǒng)注入到電子儲存環(huán)。這種把電子束加速到了電子儲存環(huán)運行能量的注入器叫全能量注入器。整個注入過程必須通過一套專門設(shè)計的時序控制系統(tǒng)來"精確指揮"。

(二)產(chǎn)生同步輻射光的電子儲存環(huán)

電子儲存環(huán)是一個周長為396米的閉合環(huán)形高科技裝置，相當(dāng)于一個學(xué)校400米環(huán)形跑道的操場，用來儲存35億電子伏特高能電子束。電子儲存環(huán)是同步輻射光源的主體與核心，其性能直接決定了同步輻射光源性能的優(yōu)劣。它由真空度為10-9乇的超高真空室、高精度磁鐵系統(tǒng)、高頻加速腔、高靈敏的束流探測儀器和控制系統(tǒng)等組成。高精度磁鐵系統(tǒng)是儲存環(huán)的主要部件，包括40臺二極偏轉(zhuǎn)磁鐵、200臺四極聚焦磁鐵和140臺六極色品磁鐵。根據(jù)設(shè)計要求，這些磁鐵按特定順序沿環(huán)排列，形成一個呈20周期的消色散磁聚焦結(jié)構(gòu)，每周期含有一段7米或5米長的直線段。為保證向用戶提供在空間位置上高度穩(wěn)定的同步輻射光，電子束軌道的穩(wěn)定需要被控制在微米量級。

(三)光束線---"橋梁"

光束線沿著電子儲存環(huán)的外側(cè)分布，它是用戶實驗站與電子儲存環(huán)之間的"橋梁"，對從電子儲存環(huán)引出的同步輻射光，按用戶要求進行再加工，如分光、準(zhǔn)直、聚焦等，并輸送到用戶實驗站。它包括安裝在真空管道內(nèi)的一系列精密光學(xué)系統(tǒng)，涉及的主要光學(xué)元件有準(zhǔn)直狹縫、聚焦鏡、單色儀(光柵或晶體)和反射鏡等，這些特殊的現(xiàn)代光學(xué)器件對材料、工藝、精度、控制和冷卻等都有十分苛刻的要求。此外它還有快速

真空閥和輻射防護閘以實施真空和輻射安全的連鎖保護。

(四)探索自然奧秘的實驗站

實驗站是科學(xué)家和工程師利用同步輻射光揭開科學(xué)秘密、開發(fā)高新技術(shù)產(chǎn)品的綜合科技平臺。在這里同步輻射光被"照射"到各種各樣的實驗樣品上，同時科學(xué)儀器紀(jì)錄下實驗樣品的各種反應(yīng)信息或變化，經(jīng)高速計算機處理后變成一系列反映自然奧秘的曲線或圖像。

將落戶張江高科技園區(qū)

1999年7月上海同步輻射裝置工程領(lǐng)導(dǎo)小組審議并批準(zhǔn)上海同步輻射裝置落戶上海浦東新區(qū)的張江高科技園區(qū)，占地300畝。地鐵2號線將它與陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)、市中心南京路步行街等直接相連，行程15~20分鐘。由此，上?？赏?1世紀(jì)成為全國乃至世界的多學(xué)科前沿研究中心。

國家科技領(lǐng)導(dǎo)小組已于1997年6月批準(zhǔn)上海同步輻射裝置先進行工程預(yù)制研究，以掌握建設(shè)上海同步輻射裝置的關(guān)鍵技術(shù)，形成骨干科技隊伍。在國家計委和上海市人民政府的共同支持下，工程預(yù)制研究自1999年起，由工程指揮部在中國科學(xué)院上海原子核研究所組織實施。目前已完成41項涉及上海同步輻射裝置大部分重大關(guān)鍵技術(shù)非標(biāo)設(shè)備的研制，其中26項達到國際上第三代同步輻射光源同類設(shè)備的先進水平，并于2001年3月通過了由中國科學(xué)院基礎(chǔ)科學(xué)局和上海市計委共同主持、主要由兩院院士組成的專家組的鑒定。與此同時，還完成了《上海同步輻射裝置工程初步設(shè)計》，形成了一支專業(yè)配套、結(jié)構(gòu)合理的設(shè)計、建設(shè)和研發(fā)骨干科技隊伍。