上海光源科研影響

借助上海光源的光，中科院大連化學(xué)物理研究所包信和院士團(tuán)隊(duì)探索出天然氣直接轉(zhuǎn)化利用的有效方法，被德國(guó)巴斯夫集團(tuán)副總裁穆勒評(píng)價(jià)為一項(xiàng)"即將改變世界"的新技術(shù)，入選2014年"中國(guó)十大科技進(jìn)展新聞"與2014年"中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展";清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院顏寧教授研究組，成為世界上第一個(gè)解析出人源葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白GLUT1的三維晶體結(jié)構(gòu)的科學(xué)家，該成果被美國(guó)科學(xué)院院士、膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白研究專家羅納德贊譽(yù)為"50年以來的一項(xiàng)重大成就";中科院物理研究所丁洪研究員成功發(fā)現(xiàn)了隱藏了80余年的"幽靈粒子"--外爾費(fèi)米子，榮登歐洲2015年《物理世界》"十大突破"……截止2015年12月，上海光源首批7條線站共開機(jī)提供182123小時(shí)用戶實(shí)驗(yàn)機(jī)時(shí)，支持課題近7000個(gè)。來自365家高校、科研院所、醫(yī)院和公司的1938個(gè)研究組的12674名用戶在這里進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，已發(fā)表論文近2500篇，其中SCI 1區(qū)的文章400余篇，包括《科學(xué)》、《自然》、《細(xì)胞》等國(guó)際頂級(jí)刊物論文50余篇，取得了豐碩的成果。

同步輻射為許多前沿學(xué)科領(lǐng)域的研究提供了一種最先進(jìn)又不可替代的工具。利用同步輻射實(shí)驗(yàn)技術(shù)開展實(shí)驗(yàn)研究所涉及的學(xué)科之眾多，應(yīng)用的領(lǐng)域之廣泛，是其它大科學(xué)裝置無法比擬的。

生命科學(xué)和醫(yī)藥學(xué)與人類健康生活息息相關(guān)，也是同步輻射光得到廣泛應(yīng)用的重要領(lǐng)域。同步輻射X射線衍射方法是當(dāng)前測(cè)定生物大分子結(jié)構(gòu)的最有力手段，是研究生命現(xiàn)象與生物過程的利器。英國(guó)科學(xué)家J. Walker和美國(guó)科學(xué)家R. Mackinnon籍助同步輻射研究生物分子的結(jié)構(gòu)與功能，取得了突破性的成就，先后榮獲1997年度和2003年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。研究病毒以及病毒與人體內(nèi)發(fā)生作用的生物分子的結(jié)構(gòu)，對(duì)于弄清病毒的致病機(jī)理與過程至關(guān)重要，利用這些結(jié)構(gòu)信息有針對(duì)性地進(jìn)行藥物設(shè)計(jì)、合成與篩選，可以大大加快新藥物研制的進(jìn)程。利用這種方法，國(guó)外已成功研制出用于治療艾滋病的藥物，對(duì)于降低艾滋病的死亡率起到了良好的作用。在2003年中國(guó)出現(xiàn)SARS疫情后不久，中國(guó)科學(xué)家就利用同步輻射光成功測(cè)定了SARS病毒主蛋白酶的結(jié)構(gòu)，為研制抵御SARS病毒的藥物提供了重要信息。在醫(yī)學(xué)診斷方面，同步輻射光也展示出了非常重要的應(yīng)用前景。心血管疾患常導(dǎo)致突發(fā)性死亡，是威脅人類生命的主要疾病之一。采用同步輻射光源X射線的造影技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)安全、高清晰的心血管成像，為心血管疾病的早期診斷提供安全、快速的診斷方法。在腫瘤診斷方面，利用同步輻射光的高分辨特點(diǎn)，可以發(fā)現(xiàn)很小的腫瘤，實(shí)現(xiàn)腫瘤的早期診斷以提高腫瘤的治愈率。

材料科學(xué)是支撐高技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展必不可少的基礎(chǔ)，未來的技術(shù)革命將在很大程度上取決于新型材料的發(fā)明，例如半導(dǎo)體、高分子聚合物、合金、陶瓷、超導(dǎo)材料、復(fù)合材料、金屬玻璃以及納米材料等，這些具有異乎尋常性能的新型材料將在計(jì)算機(jī)、信息、通訊、航空航天、機(jī)器人、醫(yī)藥、微機(jī)電和能源等新興產(chǎn)業(yè)中獲得越來越廣泛的應(yīng)用。利用上海光源所產(chǎn)生的高亮度同步輻射光束，可以揭示材料中原子的精確構(gòu)造和得到有價(jià)值的電磁結(jié)構(gòu)參數(shù)等信息，它們既是理解材料性能的"鑰匙"，也隱含著發(fā)明新穎材料的原理來源。

人類賴以生存的自然環(huán)境是脆弱的，資源也是有限的。環(huán)境污染、生態(tài)失衡、資源短缺、地球變暖和自然災(zāi)害等，都對(duì)人類的生存構(gòu)成了直接威脅，地球和環(huán)境科學(xué)面臨的許多挑戰(zhàn)正成為世界性的課題。分子環(huán)境科學(xué)以同步輻射X射線譜學(xué)技術(shù)作為主要分析手段，能在分子水平上描述環(huán)境污染物的形態(tài)，研究污染物的遷移和轉(zhuǎn)化的復(fù)雜化學(xué)過程，從而評(píng)估污染風(fēng)險(xiǎn)和確定污染治理方案。而基于分子環(huán)境科學(xué)所建立起來的受環(huán)境污染植物的修復(fù)技術(shù)，以其自然、生態(tài)、綠色的特點(diǎn)而越來越受到重視與歡迎，可望產(chǎn)生重大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。在地球科學(xué)研究方面，利用高亮度同步輻射X射線作為微探針，將能夠深入地了解地殼深處和地幔中礦物的演變和轉(zhuǎn)化，對(duì)于礦床地質(zhì)、礦物、巖石、探礦以及地球化學(xué)研究起著重要的作用。

微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)是一種高智能度、高集成度的系統(tǒng)。科學(xué)家預(yù)言，20年后MEMS產(chǎn)出的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益將相當(dāng)于今天微電子技術(shù)所產(chǎn)生的。在微細(xì)加工技術(shù)中，利用同步輻射X光深度光刻技術(shù)，已經(jīng)研制出微型傳感器、微型光電部件、微型馬達(dá)、微型齒輪、微電子開關(guān)和微型噴嘴等，同步輻射光將在MEMS制造技術(shù)開發(fā)方面將發(fā)揮重要作用。隨著集成電路的集成度越來越高，科學(xué)界預(yù)計(jì)，對(duì)線度在幾十納米及以下的集成電路，同步輻射光刻技術(shù)將有可能成為主要的光刻手段。

在石化及化學(xué)工業(yè)中，催化劑起著核心作用，對(duì)產(chǎn)出有重要影響。利用同步輻射光可以研究催化機(jī)理和催化劑的特性，這有助于研究發(fā)明新型催化劑，其結(jié)果直接影響到石油化工的效率和產(chǎn)出。在高分子材料改性和開發(fā)研究方面，同步輻射光所起的作用受到越來越多的關(guān)注。移動(dòng)通訊和便攜式電腦市場(chǎng)的迅猛發(fā)展導(dǎo)致對(duì)質(zhì)輕、價(jià)低、續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)的可充電電池的需求激增，各國(guó)的制造商正在為掌握新的電化學(xué)反應(yīng)以開發(fā)高性能的電池而陳兵鏖戰(zhàn)，而同步輻射光正是他們手中的新式武器。

在許多其它產(chǎn)業(yè)研發(fā)與檢測(cè)方面，如超大規(guī)模集成電路中硅晶片中的痕量雜質(zhì)探測(cè)分析、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和航天器的疲勞測(cè)試、紙漿無氯漂白工藝改進(jìn)、化妝品效果分析乃至新口味凝膠食品的開發(fā)等，同步輻射光都將大顯其非凡身手。

普通的X光就能清晰拍攝出人體的組織和器官，而上海光源釋放的光，亮度是普通X光的一千億倍。通俗說 來，上海光源相當(dāng)于一個(gè)超級(jí)顯微鏡集群，能夠幫助科研人員看清病毒的結(jié)構(gòu)、材料的微觀構(gòu)造和特性。在實(shí)驗(yàn)站，同步輻射光被"照射"到各種各樣的實(shí)驗(yàn)樣品上，同時(shí)科學(xué)儀器記錄下實(shí)驗(yàn)樣品的各種反應(yīng)信息或變化，經(jīng)處理后變成一系列反映自然奧秘的曲線或圖像。

SSRF已經(jīng)成為生命科學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、地球科學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、信息科學(xué)等眾多學(xué)科研究中不可替代的先進(jìn)手段和綜合研究平臺(tái)，也是微電子、制藥、新材料、生物工程、精細(xì)石油化工等先進(jìn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)的重要手段。還將直接帶動(dòng)中國(guó)電子工業(yè)、精密機(jī)械加工業(yè)、超大系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)、高穩(wěn)定建筑技術(shù)，以及其它相關(guān)工業(yè)的快速發(fā)展。

科學(xué)家利用上海光源裝置，可破解生物大分子三維結(jié)構(gòu)，快速測(cè)定蛋白質(zhì)三維晶體結(jié)構(gòu)，為正在到來的"后基因組時(shí)代"生命科學(xué)研究創(chuàng)造優(yōu)良條件，使中國(guó)生命科學(xué)迅速進(jìn)入結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)的世界前列，并從"源頭"上促進(jìn)中國(guó)醫(yī)學(xué)、制藥和生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

利用上海光源的X光顯微成像和斷層掃描成像技術(shù)，可直接獲取亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)圖像，給中國(guó)科學(xué)家提供全新的生命動(dòng)態(tài)視野，這可能成為21世紀(jì)初中國(guó)生命科學(xué)的光輝里程碑

用上海光源中的高亮度X射線光束，可揭示材料中原子的精確構(gòu)造，以便設(shè)計(jì)出更多豐富人們生活的新穎材料。

用上海光源中的雙色減影心血管造影技術(shù)，可為心血管疾患作快速清晰的早期診斷。

利用上海光源中的X射線深度刻蝕光刻技術(shù)， 可制造肉眼難以看清的微型馬達(dá)、微型齒輪、微型傳感器、微型泵閥，以及微型醫(yī)用器件等。工程師們還可以利用強(qiáng)大光速，完成對(duì)超大規(guī)模集成電路的"精雕細(xì)刻"。

截至2015年12月，上海光源首批7條線站共開機(jī)提供182123小時(shí)用戶實(shí)驗(yàn)機(jī)時(shí)，支持課題近7000個(gè)。來自365家高校、科研院所、醫(yī)院和公司的1938個(gè)研究組的12674名用戶在這里開展實(shí)驗(yàn)，并取得了豐碩的成果。

硬X射線微聚焦及應(yīng)用光束線站(BL15U1)是上海光源工程首批光束線站中，第一條進(jìn)行調(diào)試的真空波蕩器光束線站。2009年2月6日下午，科研人員完成了調(diào)束前準(zhǔn)備工作，晚18:00開始 正式調(diào)束，隨即在光束線熒光靶和絲掃描探測(cè)器上分別觀測(cè)到波蕩器輻射光斑和光電流，21:30分在實(shí)驗(yàn)站鈹窗出口處的電離室上探測(cè)到波蕩器輻射的5.4 keV單色光(3次諧波)，并掃描獲得該能量下單色器搖擺曲線，實(shí)現(xiàn)了首輪調(diào)束目標(biāo)。隨后，科研人員連續(xù)奮戰(zhàn)，測(cè)量了波蕩器光源3-11次諧波輻射光譜，完成Cu的近邊吸收譜的測(cè)量和單色器能量標(biāo)定，測(cè)量了微量元素標(biāo)準(zhǔn)樣品SRM610(500ppm)和SRM614(1ppm)的熒光譜。

BL15U1線站使用的真空波蕩器由中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所自行設(shè)計(jì)和研制，是國(guó)內(nèi)第一臺(tái)真空波蕩器。真空波蕩器是決定中能第三代同步輻射光源能否產(chǎn)生可與高能光源相比的硬X射線的重大關(guān)鍵設(shè)備，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝難度高，是集高精度磁體技術(shù)、超高真空技術(shù)、精密機(jī)械傳動(dòng)和控制技術(shù)等多項(xiàng)高技術(shù)于一體的光源設(shè)備。BL15U1線站使用的這臺(tái)波蕩器共80個(gè)磁周期，周期長(zhǎng)度25mm，采用混合型磁體結(jié)構(gòu)，最小工作磁間隙7mm，最大峰值磁場(chǎng)強(qiáng)度0.95T;波蕩器為真空型結(jié)構(gòu)，全部磁體和支撐梁處于超高真空環(huán)境中;機(jī)械傳動(dòng)采用磁列錐度可調(diào)、雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案，通過控制系統(tǒng)操作實(shí)現(xiàn)上下磁列平行模式和錐度模式運(yùn)行。上海光源首批線 站使用的兩臺(tái)真空波蕩器原計(jì)劃整機(jī)從美國(guó)公司進(jìn)口，由于該公司制造工期嚴(yán)重延誤，為確保進(jìn)度，上海光源工程經(jīng)理部于2008年3月決定緊急啟動(dòng)自主研制兩臺(tái)真空波蕩器的工作。工程經(jīng)理部從各相關(guān)系統(tǒng)抽調(diào)技術(shù)骨干組成項(xiàng)目組，集中力量研制，經(jīng)過設(shè)備調(diào)研、方案設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)與評(píng)審、非標(biāo)設(shè)備制造和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備采購、設(shè)備總裝和調(diào)試，僅用11個(gè)月的時(shí)間就完成了國(guó)內(nèi)首臺(tái)真空波蕩器的研制，為最后工程節(jié)點(diǎn)的可控提供了保證。2009年1月28日，這臺(tái)真空波蕩器完成磁場(chǎng)、真空、機(jī)械與控制等性能測(cè)試，順利安裝到儲(chǔ)存環(huán)上;2月3日完成現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)直、真空安裝調(diào)試、電氣安裝和聯(lián)合調(diào)試，2月4日調(diào)試出光。根據(jù)實(shí)測(cè)的輻射光譜進(jìn)行優(yōu)化后，光束線末端的探測(cè)器上已觀察到波蕩器高強(qiáng)度的11次高次諧波輻射，從實(shí)測(cè)強(qiáng)度歸算出的波蕩器相位誤差約在4度的水平，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

SSRF 產(chǎn)生的同步輻射光覆蓋從遠(yuǎn)紅外到硬X射線的寬廣波段。利用低發(fā)射度的中能強(qiáng)流電子束和國(guó)際上插入件技術(shù)發(fā)展的新成就，在用途最廣泛的X射線能區(qū)(光子能量為0.1~40 keV)產(chǎn)生高耀度和高通量的同步輻射光，使其基本性能在許多重要方面位于目前世界上正在設(shè)計(jì)和建造中的光源的前列。

時(shí)間表

建筑安裝工程: 2004年12月-2006年9月

設(shè)備加工與制造: 2005年3月-2007年11月

設(shè)備安裝與系統(tǒng)調(diào)試:2005年7月-2008年3月

調(diào)束與試運(yùn)行: 2008年4月-2009年4月

上海光源是極其復(fù)雜的大科學(xué)工程，包含有眾多系統(tǒng)，它們分別涉及超導(dǎo)高頻及低溫技術(shù)、超高真空技術(shù)、高精度數(shù)字化電源技術(shù)、高性能磁鐵及機(jī)械準(zhǔn)直技術(shù)、高性能束流診斷技術(shù)、先進(jìn)控制技術(shù)，以及先進(jìn)光束線技術(shù)等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，部件研制及系統(tǒng)集成難度極高;特別是須在保證各系統(tǒng)性能的前提下達(dá)到很低的故障率，以實(shí)現(xiàn)提供十幾到幾十小時(shí)的穩(wěn)定束流、年運(yùn)行5000小時(shí)以上供光時(shí)間的預(yù)定目。

上海光源設(shè)計(jì)為先進(jìn)的第三代中能同步輻射光源，由一臺(tái)全能量注入器包括:一臺(tái)150MeV電子直線加速器、一臺(tái)周長(zhǎng)為180米的能在0.5秒內(nèi)把電子束從100MeV加速到3.5GeV的全能量增強(qiáng)器和注入/引出系統(tǒng)、一臺(tái)周長(zhǎng)432米的3.5GeV的高性能電子儲(chǔ)存環(huán)、以及首批建成的7+1沿環(huán)外側(cè)分布的同步輻射光束線站和實(shí)驗(yàn)站組成。

上海光源儲(chǔ)存環(huán)平均流強(qiáng)300mA，最小發(fā)射度4納米弧度，束流壽命大于10小時(shí)。配以先進(jìn)的插入件后，可在用戶需求最集中的光子能區(qū)(0.1-40keV)產(chǎn)生高通量、高耀度的同步輻射光，光子亮度大于1019。儲(chǔ)存環(huán)共有40塊彎轉(zhuǎn)二極磁鐵、16個(gè)6.5米的標(biāo)準(zhǔn)直線節(jié)和4個(gè)12米的超長(zhǎng)直線節(jié)，具有安裝26條插入件光束線、36條彎鐵光束線和若干條紅外光束線等共60多條光束線的能力，它可同時(shí)為近百個(gè)實(shí)驗(yàn)站供光。首批建造的5條基于插入件的光束線站，分別是生物大分子晶體學(xué)線站、XAFS線站、硬X射線微聚焦及應(yīng)用線站、X射線成像與生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用線站、軟X射線掃描顯微線站;2條基于彎轉(zhuǎn)磁鐵的光束線站分別是高分辨衍射線站和X射線散射線站。此外，還將建造一個(gè)基于軟X射線光束線的X射線干涉光刻分支線站。

每年供光機(jī)時(shí)將超過5000小時(shí)，每天可容納幾百名科研人員，在各自的實(shí)驗(yàn)站上，使用同步輻射光進(jìn)行多學(xué)科前沿研究和高新技術(shù)開發(fā)應(yīng)用。

在這個(gè)碩大的圓形裝置中，全能量注入器提供電子束并使其加速到所需能量，無數(shù)電 子束以接近光的速度在閉合環(huán)形的真空電子儲(chǔ)存環(huán)中運(yùn)行，并在拐彎時(shí)放出同步輻射光。電子儲(chǔ)存環(huán)是同步輻射光源的主體與核心，它的性能直接決定了同步輻射光源性能的優(yōu)劣。為了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(jí)。

光束線沿著電子儲(chǔ)存環(huán)的外側(cè)分布，它起著用戶實(shí)驗(yàn)站與電子儲(chǔ)存環(huán)之間的橋梁作用。也就是說這道"光閘"將從電子儲(chǔ)存環(huán)引出的同步輻射光束"條分縷析"出從遠(yuǎn)紅外到硬X射線等不同波長(zhǎng)的同步射光，并按用戶要求進(jìn)行準(zhǔn)直、聚焦等再加工，然后輸送到用戶實(shí)驗(yàn)站。

上海光源工程采取了多項(xiàng)措施防護(hù)高強(qiáng)度、高亮度的X射線輻射。圍繞著周長(zhǎng)432米的儲(chǔ)存環(huán)外圍，工程建造了1米多厚鋼筋水泥的屏蔽圍墻，局部地區(qū)進(jìn)行了屏蔽加厚;在屏蔽墻之外、X射線被引出所到達(dá)的用鉛做成的光學(xué)棚屋和實(shí)驗(yàn)棚屋，因?yàn)閄射線無法穿透鉛。

為確保光源開機(jī)后實(shí)驗(yàn)環(huán)內(nèi)無人，除了采用視頻監(jiān)控、廣播通知、響鈴、閃燈等提示外，上海光源的運(yùn)行部門還會(huì)派專人進(jìn)行安全搜索;上海光源實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)安裝了上百個(gè)緊急按鈕，開機(jī)后按任何一個(gè)按鈕，機(jī)器就會(huì)立即切斷電源，停止產(chǎn)生X射線，保證人身安全，這一安全控制系統(tǒng)采用的是國(guó)際安全標(biāo)準(zhǔn)。每次停機(jī)檢修的時(shí)候，上海光源也規(guī)定要先通風(fēng)40分鐘后，通過輻射劑量?jī)x的安全檢測(cè)后，才能進(jìn)去檢修。

在上海光源工程所在的上海應(yīng)用物理所園區(qū)內(nèi)，總共還安裝了52對(duì)中子與伽瑪線探測(cè)器，建立了一個(gè)對(duì)光源工程周圍環(huán)境的專用輻射監(jiān)測(cè)網(wǎng)。

目前，上海光源的實(shí)驗(yàn)大廳輻射水平保持在上海的本底狀態(tài)。進(jìn)入大廳進(jìn)行光源實(shí)驗(yàn)的科研人員，將全部佩戴一個(gè)如口哨般大小的"個(gè)人輻射劑量計(jì)"，工作人員定期檢查這個(gè)儀器所記錄的輻射劑量，對(duì)每位實(shí)驗(yàn)者的輻射劑量建立個(gè)人檔案，并專門建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫。

此外，上海應(yīng)用物理所還制定了一套完善的輻射安全管理制度，并編制了專門的教材，對(duì)每位光源用戶進(jìn)行上崗前的安全培訓(xùn)。每條線站的負(fù)責(zé)人對(duì)用戶實(shí)驗(yàn)樣品的安全性，也都要事先進(jìn)行嚴(yán)格檢查。

性能價(jià)格比高:儲(chǔ)存環(huán)的能量3.5GeV，在中能區(qū)光源中能量最高，性能優(yōu)化在用途最廣的X射線能區(qū)。利用近年來插入件技術(shù)的新進(jìn)展，不僅可在光子能量為1-5keV產(chǎn)生最高耀度的同步輻射光，而且在5-20keV光譜區(qū)間可產(chǎn)生性能趨近6-8GeV高能量光源所產(chǎn)生的高耀度硬X光;

全波段:波長(zhǎng)范圍寬，從遠(yuǎn)紅外直到硬X射線，且連續(xù)可調(diào)。利用不同波長(zhǎng)的單色光，可揭示用其他光源無法得知的科學(xué)秘密;

高強(qiáng)度:總功率為600千瓦，是X光機(jī)的上萬倍。光通量大于1015光子/(S.10-3bw)。高強(qiáng)度和高通量為縮短實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取時(shí)間、進(jìn)行條件難以控制的實(shí)驗(yàn)以及醫(yī)學(xué)、工業(yè)應(yīng)用提供了可能;

高耀度:其耀度是最強(qiáng)的X光機(jī)的上億倍，主要光譜覆蓋區(qū)的光耀度為1017~1020光子/(S.mm2.mrad2.10-3bw)。高亮度為取得突破性科技成果提供了高空間分辨、高動(dòng)量分辨和超快時(shí)間分辨的條件;

時(shí)間結(jié)構(gòu):其脈沖寬度僅為幾十皮秒，可以單束團(tuán)或多束團(tuán)模式運(yùn)行，相鄰脈沖間隔可調(diào)為幾納秒至微秒量級(jí)，能為研究化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力過程、生命過程、材料結(jié)構(gòu)變化過程和大氣環(huán)境污染過程等提供正確可信的數(shù)據(jù);

高偏振:上海光源中在電子軌道平面上放出的同步光是完全線極化的, 而離開電子軌道平面方向發(fā)射的同步光則是橢圓極化的，因而是研究具有旋光性的生物分子、藥物分子和表現(xiàn)為雙色性的磁性材料的有力工具;

準(zhǔn)相干:上海光源從插入件引出的高耀度光具有部分相干性, 為眾多前沿學(xué)科的顯微全息成像分析開辟了道路;

高穩(wěn)定性:可以提供十幾到幾十小時(shí)的穩(wěn)定束流，光束位置穩(wěn)定度僅約光斑的10%;

高效性:總共將建設(shè)近60條以上光束線和上百個(gè)實(shí)驗(yàn)站，給用戶的供光機(jī)時(shí)將超過5000小時(shí)/年，每天可容納幾百名來自海內(nèi)外不同學(xué)科領(lǐng)域或公司企業(yè)的科學(xué)家/工程師，夜以繼日地在各自的實(shí)驗(yàn)站上使用同步輻射光;

靈活性:光源可運(yùn)行于單束團(tuán)、多束團(tuán)、高通量、高亮度和窄脈沖等多種模式，可依據(jù)用戶需求快速變換運(yùn)行模式，以滿足用戶的多種需求;

前瞻性:首批光束線站的科學(xué)目標(biāo)先進(jìn)，能夠滿足中國(guó)多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域?qū)ν捷椛鋺?yīng)用的迫切需要，并至少具有30年科學(xué)壽命。

國(guó)家的重大需求，跟國(guó)家安全密切相關(guān)的重大需求，如航天材料。

類似"上海光源"，科學(xué)人員可以揭示活體腫瘤和腦血管病的發(fā)生和發(fā)展機(jī)制，為發(fā)展重大疾病的早期診斷與治療提供關(guān)鍵理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。 非洲爆發(fā)的埃博拉病毒，就是通過我國(guó)的同步輻射光源觀測(cè)出來的

利用X光測(cè)量物質(zhì)的原子結(jié)。

·生物:對(duì)火焰的組分進(jìn)行觀察，做出定量判斷，讓生物質(zhì)能源利用得更加充分。

環(huán)境:使用波段的光模擬PM2.5的產(chǎn)生過程，可為研究空氣污染物提供最直接的方法。

"上海同步輻射光源"2004年12月25日破土開工，由中國(guó)科學(xué)院與上海市人民政府共同向國(guó)家申請(qǐng)建造，由中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所承建，總投資約12億元，我國(guó)迄今最大的大科學(xué)裝置"上海同步輻射光源"。在我國(guó)，第一代同步輻射光源是"北京光源"，第二代光源是合肥國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室，第三代光源就是"上海光源"。

"上海光源"發(fā)出的超強(qiáng)X光將對(duì)微觀世界的認(rèn)知帶來一場(chǎng)"成像革命"--它將利用比普通X光機(jī)亮上億倍、強(qiáng)百萬倍的同步輻射光對(duì)物質(zhì)進(jìn)行微觀"成像"。接近光速運(yùn)動(dòng)的電子在磁場(chǎng)中作曲線運(yùn)動(dòng)改變運(yùn)動(dòng)方向時(shí)所產(chǎn)生的電磁輻射，也就是同步輻射光源。從上世紀(jì)70年代起，全球建成和在建的同步輻射光源裝置已有60余座。在國(guó)際上已經(jīng)建成的20臺(tái)第三代同步輻射光源中，"上海光源"的能量居世界第四，僅次于日本、美國(guó)、歐洲的有關(guān)設(shè)施。它還將與我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)以及日本、韓國(guó)、印度的第三代同步輻射光源一起，形成堪與美歐媲美的亞洲光源群。與第二代合肥同步輻射光源相比，第三代"上海光源"其電子束發(fā)射度約4納米弧度，二者相差近40倍，其得到的光亮度相差約1600倍(約三個(gè)量級(jí))。"上海光源"擁有的高強(qiáng)度、高亮度、高穩(wěn)定性等特性，可用以從事生命科學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)等多學(xué)科的前沿基礎(chǔ)研究，以及微電子、石油、醫(yī)療診斷等高技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)研究。以生命科學(xué)為例，生命科學(xué)已進(jìn)入了后基因組時(shí)代，蛋白質(zhì)科學(xué)已成為各發(fā)達(dá)國(guó)家競(jìng)相搶占的制高點(diǎn)。而以蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能研究為主要目標(biāo)的結(jié)構(gòu)基因組學(xué)研究80%以上的工作需要在第三代同步輻射光源上進(jìn)行。開放共享是大科學(xué)裝置的顯著特點(diǎn)。"上海光源"具有建設(shè)60多條光束線的能力，屆時(shí)可以同時(shí)向上百個(gè)實(shí)驗(yàn)站提供從紅外光到硬X射線的各種同步輻射光，給用戶的供光機(jī)時(shí)將超過5000小時(shí)/年。目前，首批7條光束線與實(shí)驗(yàn)站全部完成安裝和調(diào)試，所有60多條光束線計(jì)劃在未來15年內(nèi)完成安裝調(diào)試。"上海光源"已收到全國(guó)78所大學(xué)的301份使用申請(qǐng)，共計(jì)2868個(gè)機(jī)時(shí)段23000個(gè)小時(shí)。如此大規(guī)模的申請(qǐng)，恐怕將'上海光源'明年的機(jī)時(shí)量排進(jìn)去都不夠。