中科院專家在參觀高能同步輻射光源驗證裝置的儲存環(huán)標(biāo)準(zhǔn)單元模型。 本報記者 沈 慧攝

我國第四代同步輻射光源有望于今年年中正式開建，新裝置建成后，將擁有世界最高光譜亮度，為基礎(chǔ)科學(xué)和工程科學(xué)等領(lǐng)域的原創(chuàng)性、突破性創(chuàng)新研究提供重要支撐平臺。

北京玉泉路，中科院高能物理研究所內(nèi)，一個“龐然大物”靜靜俯臥著——這就是我國第一代同步輻射光源裝置，曾為抗擊“非典”等科學(xué)研究立下汗馬功勞：2003年，我國科學(xué)家利用同步輻射光成功測定了SARS病毒主蛋白酶的結(jié)構(gòu)，為抗病毒藥物研制提供了重要信息。如今，這個“龐然大物”已有些“老態(tài)龍鐘”。

可喜的是，我國第四代同步輻射光源——高能同步輻射光源核心技術(shù)日前完成驗證，今年年中有望正式開建。

“高能同步輻射光源的驗證裝置總體性能達到同類設(shè)備國際先進水平，部分技術(shù)填補了國內(nèi)空白，具備了建設(shè)高能同步輻射光源的能力。”驗收現(xiàn)場，由中科院院士陳佳洱擔(dān)任驗收主任的委員會給出這樣的評價。

按照業(yè)界劃分，5—8GeV(1GeV=10億電子伏特，能量越大，分辨率越高)屬于高能區(qū)，目前世界上已有3個高能同步輻射光源裝置，其最高能量分別是8GeV、7GeV、6GeV，分別為日本、美國、歐洲擁有。

根據(jù)計劃，高能同步輻射光源建成后，將擁有世界最高光譜亮度，高于目前世界上現(xiàn)有、正在或即將建設(shè)的光源，預(yù)計耗資48億元。

這個不惜斥巨資打造的國之重器的功能是什么?中科院高能物理研究所研究員張闖打了個比方：超級顯微鏡。

由于分辨率的限制，普通光學(xué)顯微鏡下看到的物質(zhì)微小結(jié)構(gòu)往往是一個模糊的光斑，科學(xué)家無法從分子層面研究活細(xì)胞。電子顯微鏡雖然可以看得更小更清楚，但由于電子必須在真空中運行，只能用來觀測固體標(biāo)本，不能用于活體觀測。

“魚”和“熊掌”能否兼得?同步輻射光源裝置的出現(xiàn)，讓科學(xué)家們看到了希望，但是否擁有足夠的亮度是個重要指標(biāo)。“這就好比打個手電筒看東西，手電筒越亮，自然看得越清楚。”張闖向經(jīng)濟日報記者解釋道。

為制造能量更高、亮度更強的光，人類發(fā)明了可產(chǎn)生這種光的大工具——同步輻射光源。

為了獲得更高的分辨率、看得更細(xì)，我國在北京建成第一代同步輻射光源后，又相繼建成合肥(第二代)同步輻射光源、上海(第三代)同步輻射光源。這兩個處于低、中能量區(qū)的大實驗裝置由于所處能量區(qū)的限制，雖然能夠“看見”所觀察物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，但是依然不能捕捉其變化過程，特別是在真實狀態(tài)下物質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化過程。

“有了高能同步輻射光源，科學(xué)家們就可以根據(jù)實際應(yīng)用或研究需要，生產(chǎn)出亮度更高的X光，借助這雙‘火眼金睛’，科學(xué)家們不僅可以清晰地看到物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，還可以進一步觀察其運動狀態(tài)。”張闖告訴記者。

除了開展科學(xué)研究，科研人員還可以利用高能同步輻射光源，進一步探測分析飛機發(fā)動機材料在工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)，為相關(guān)材料攻克提供更多信息;隨著集成電路集成度越來越高，具備高分辨成像能力的高能同步輻射光源將會成為診斷精密部件內(nèi)部缺陷的主力。

“圍繞新一代同步輻射光源的核心裝置，如高能加速器、光束線和實驗站等多個關(guān)鍵技術(shù)難點進行攻關(guān)，成效顯著。”中科院高能物理研究所研究員秦慶介紹，探測器是所有同步輻射實驗最核心的部件，每種實驗都對探測器提出特殊的要求，如何得到優(yōu)化的高性能探測器對保證實驗質(zhì)量和提高實驗效率具有十分重要的意義。

秦慶告訴記者，目前國際上提供常規(guī)先進探測器的廠家僅有幾家，價格昂貴，而且無法根據(jù)實驗需求進行專門設(shè)計生產(chǎn)，售后服務(wù)存在困難。同時，一些實驗室研發(fā)的探測器主要針對一些特定的實驗，難以推廣普及。

據(jù)介紹，研究團隊針對北京高能同步輻射光源的實際需求和未來同步輻射探測器發(fā)展趨勢，研制了可同時滿足空間分辨、能量分辨、大的動態(tài)范圍以及快速讀出時間等需求的二維像素陣列X射線探測器樣機，為未來北京高能同步輻射光源開展各種高質(zhì)量實驗提供了重要工具和手段。

“高能同步輻射光源建成后，將為基礎(chǔ)科學(xué)和工程科學(xué)等領(lǐng)域的原創(chuàng)性、突破性創(chuàng)新研究提供重要支撐平臺。”秦慶表示。(沈慧)

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