同步輻射加速器美國

在美國，許多大企業(yè)甚至積極參與同步輻射加速器建設的投資，或者長年租用光束線開展實驗。歐洲的情況比美國差一些，但是也有很多制藥、化妝品、食品、建筑、冶金、微電子等行業(yè)的大企業(yè)申請到這里來做實驗，如阿旺第斯制藥公司、歐萊雅化妝品公司等。

截至2009年，歐洲同步輻射加速器每年的運行費用是7000萬歐元，投資來源是17個歐洲國家、歐盟的一些研究項目經(jīng)費、以及企業(yè)實驗投資。每年在加速器上做實驗的項目有5000多個，實驗室聘請實驗室以外、來自世界各地的專家每年兩次對申請項目進行評審、篩選。

項目一旦入選，加速器運行費投資國的專家到這里做實驗的所有費用，包括國際旅費、在格勒諾貝爾的吃、住、行以及實驗費用都由實驗室提供；投資國以外國家的專家則僅可以免費在這里做實驗?！懊赓M”的前提是，實驗結果論文必須公開發(fā)表。因此，世界上50多臺同步加速器，這里是發(fā)表論文最多的地方。企業(yè)也可申請在這里做實驗，但因為結果是保密的，所以必須付費。

科學家們在這里取得了許多重要成果，如：用同步輻射衍射光對納米技術、特別是光電子技術發(fā)展有潛在應用價值的、物質表面晶體生長過程中產(chǎn)生的納米級量子阱的體積（基底寬度、高度）的測量；用縮微同步輻射光束研究在常溫、常壓下合成具有溶水性和極好的韌性及強度的蜘蛛網(wǎng)絲的組成結構；用同步輻射的高亮度光束研究酵母鋸蛋白的結晶體結構，以更好地了解導致人類克雅氏病、瘋牛病的鋸蛋白的原子機理；用同步輻射X成像技術研究雪花的三維多孔結構，以發(fā)展預測雪崩的技術；多孔的沸石在工業(yè)中應用非常廣泛，可用于過濾垃圾、精煉溶劑或清洗劑，石油工業(yè)對它能夠激發(fā)催化反應的特性尤其感興趣——在其小孔中加入碳水化合物分子，沸石就成為具有選擇性的化學反應機器，微電子工業(yè)則認為它能夠孤立“量子”納米粒子的能力非常有用，高質量的同步輻射光使科學家能夠精確地了解活性區(qū)域的位置和運轉情況……

歐洲同步加速器是全球三大第三代同步輻射光源中心之一，其他兩家是美國的APS和日本的Spring-8。

歐洲同步輻射加速器（右圖）位于法國東南城市格勒諾貝爾，是世界上首座第三代同步輻射加速器。它所在的位置可謂山清水秀、得天獨厚。格勒諾貝爾市是法國重要的科研和高技術工業(yè)城市，是阿爾卑斯山的“大門”，流經(jīng)該市的兩條大河在西北郊匯合，歐洲同步加速器就駐扎在這兩條河之間的“半島”上。格勒諾布爾市的人口包括郊區(qū)約40萬。1968年，第十屆冬季奧運會在此舉行。工業(yè)、教科和旅游業(yè)是格勒諾布爾市的三大經(jīng)濟支柱，它的電子和計算機工業(yè)具有相當規(guī)模，號稱“法國硅谷”。

同步加速器屬于大型科研設備，建造、運行的投資都很高。歐洲12個國家于1988年達成協(xié)議，共同投資建造第三代同步輻射加速器，共耗資2.2億法郎。該加速器于1994年開始啟用，電子束能量為60億電子伏特，為歐洲乃至世界的科學研究以及工業(yè)研究，提供了強有力的科研手段。每年申請前來利用同步輻射進行各種應用科學研究的科學家多達6000人，但只有2000人獲準。

歐洲同步加速器主要由一個線性加速器（右圖）、周長300米的同步加速器和周長844米的電子束儲存環(huán)組成，被加速的電子束在儲存環(huán)中經(jīng)過磁結構諧振器的振蕩，發(fā)出大量高精度的光束。該加速器的輸出光線初建時有12條，截至2009年發(fā)展到40條（左圖），每年來自世界40多個國家的研究人員使用該設備提供的高質量光源，研究物質的原子、分子結構。特別令這里的專家們自豪的是，它是世界上性能最可靠的一臺加速器，運行至今從未發(fā)生過故障，成為世界上性能最好、用戶最多、科研人員借助它出成果最多，即發(fā)表研究論文最多的X射線輻射光源。

第三代同步輻射加速器不僅是基礎科研必需的大型科研設備，而且具有極強的應用科研背景，其建設對一個大國的科研和經(jīng)濟發(fā)展都具有良好的推動作用：在項目的建設中，科技人員與工業(yè)技術人員密切配合，攻克建造中的難關，不僅推動了技術的進步，而且刺激了經(jīng)濟的發(fā)展；建成以后，科學和工業(yè)界均得益——物理學、化學、地質科學、材料科學等學科有了重要的研究工具；工業(yè)界也利用這里實驗室復制工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的能力，研究產(chǎn)品性能、提高產(chǎn)品質量。

同步輻射加速器主要用于產(chǎn)生第二代同步輻射光源，利用電子在圓形軌道中的運動，發(fā)出單色光。

我國的同步輻射加速器建立在中國科學技術大學校內。 國家同步輻射實驗室坐落在安徽合肥中國科技大學西校園中，這是國家計委批準建設的我國第一個國家級實驗室。實驗室擁有的同步輻射光源是國內高校中唯一一臺大科學裝置和國家級實驗研究平臺。

國家同步輻射實驗室建有我國第一臺以真空紫外和軟X射線cvnbd為主的專用同步輻射光源。其主體設備是一臺能量為800MeV、平均流強為100~300mA的電子儲存環(huán)，用一臺能量200MeV的電子直線加速器作注入器。來自儲存環(huán)彎鐵和扭擺磁鐵的同步輻射特征波長分別為2.4nm和0.5nm。

國家同步輻射實驗室一期工程1984年11月20日破土動工，1989年建成出光，1991年12月通過國家驗收，總投資8,040萬元人民幣。1999年國家又投資11,800萬元人民幣進行國家同步輻射實驗室二期工程建設，2004年12月二期工程通過國家驗收。

國家同步輻射實驗室現(xiàn)建有X射線光刻、紅外與遠紅外、高空間分辨X射線成像、X射線衍射與散射、擴展X光吸收精細結構、燃燒、X射線顯微術、原子與分子物理、真空紫外分析、表面物理、軟X射線磁性圓二色、光電子能譜、真空紫外光譜、光聲與真空紫外圓二色光譜、光譜輻射標準與計量等15條光束線和相應的實驗站。國家同步輻射實驗室是向國內外用戶開放的國家級共用實驗室，現(xiàn)有注冊用戶150余家。

至今為止，世界上90%的生物大分子結構是通過這種同步輻射光了解的。因此，在非常紅火的功能蛋白學研究中，歐洲同步輻射加速器有著非常重要的作用。從2003年開始，歐洲同步加速器與其毗鄰的，歐洲分子生物學實驗室(EMBL)（以研究生物分子結構見長）、洛·蘭仕凡研究所(ILL)（世界最重要的中子源產(chǎn)生地）、結構生物學研究所（法國最著名的結構生物學研究所之一，專家來自法國國家科研中心和原子能委員會）一起，結成結構生物學研究伙伴，專門研究用于醫(yī)學目的的蛋白結構。

世界上其他發(fā)達國家也開始逐漸自己的同步輻射裝置，分布如下：

另外還有印度、巴西、澳大利亞、西班牙、加拿大、荷蘭、瑞士、泰國、新加坡等國家均建有同步輻射光源實驗室。2100433B

電子同步加速器主要用于研究光核反應和介子物理等。在40年代就發(fā)現(xiàn)，當電子同步加速器中的高能電子速度接近光速時，因相對論效應會產(chǎn)生光輻射——同步輻射。幾乎所有的電子同步加速器都兼有同步輻射作用。有的專門用于產(chǎn)生同步輻射，有的國家還建造產(chǎn)生光輻射的“光子工廠”。同步輻射是連續(xù)光譜，輻射強度高、準直性好、亮度大，且是天然偏振光，在輻射過程中不產(chǎn)生其他粒子，可實現(xiàn)脈沖發(fā)射以及可準確計算光能量，因此是一種理想的標準光源，在原子物理學、表面物理學、分子物理學、化學、生物學、醫(yī)學及光學標準計量等方面有廣泛的應用。