上海光源综合能力实现跨越式提升

本文转自：文汇报

新建16条性能先进的光束线和实验站，上海光源线站工程通过国家验收

上海光源综合能力实现跨越式提升

上海光源实验大厅内已布满光束线站。 （中国科学院上海高等研究院供图） ■本报记者 许琦敏

昨天，“十二五”国家重大科技基础设施建设项目——上海光源线站工程顺利通过国家验收，标志着上海光源正式步入成熟期，综合能力实现跨越式提升。

上海光源线站工程于2016年11月开工建设，2023年7月全部建成，主要建设内容包括新建16条性能先进的光束线和实验站、拓展光源性能、建立用户辅助实验室和用户数据中心等。

作为我国大陆首台第三代同步辐射光源，上海光源现有34条光束线和46个实验站，覆盖生命科学、材料科学、化工催化等多学科领域，是国际上第三代中能同步辐射光源装置中线站数量最多、能区覆盖范围最广、实验方法丰富的重大科技基础设施，整体性能处于第三代同类装置前列。

挑战多个“国际首次”，建好一批开放一批

在一台同步辐射光源中，光束线站是将加速器产生的同步辐射光引到实验终端，帮助科学家用户实现科研梦想的地方——经过不同光束线站的“精加工”，同步辐射光就能发挥出不同作用。

上海光源是一台中能第三代同步辐射装置，首批7条光束线和实验站于2009年5月6日正式对用户开放。根据工程设计，上海光源可同时支持几十条线站运行。为此，上海光源建设团队很快启动了上海光源线站工程的探索。

“我们首先考虑的是满足国内用户需求，其次是国际一流水准，同时避免重复建设。”中国科学院上海高等研究院副院长、上海光源线站工程副经理邰仁忠研究员回忆，当时他们开展了广泛的用户研讨，全国1700多位用户参与到方案讨论中，最终确定形成了16条光束线站的建设内容。

值得一提的是，16条新线站实现了多个“国际首次”——

在国际上率先建成的复杂体系动力学研究线站，可实现同步辐射红外与硬X射线跨能区的组合联用，让科学家在掌握化学反应分子级宏观现象的同时，又能细致入微观察到原子的变化。

快速X光成像线站，国际首次在中能同步辐射装置上实现了X射线单脉冲成像能力，拍摄下了激光脉冲在水中烧蚀，形成水泡的皮秒级瞬间。

激光伽马线站，在国际上首度实现与其他同步辐射线站同步运行的工作模式。

上海光源线站工程采取“建好一批开放一批”的模式。工程试运行期间，新建线站已提供服务约8万小时，用户发表科学论文近500篇，包括《科学》《自然》《细胞》顶级期刊论文12篇，并为35家国内领军企业提供定制化技术解决方案，支撑科技发展效果初步显现。

光子能区“全覆盖”，实验能力“更全能”

“如今，上海光源实现了光子能区从远红外到伽马光的‘全覆盖’。”邰仁忠介绍，作为一台中能同步辐射光源，上海光源现在也能产生能量高达150keV（千电子伏特）以上的超硬X射线光子，甚至可产生高达20MeV（兆电子伏特）的低能伽马光子。

能区覆盖并不是上海光源线站工程的唯一追求，帮助用户实现更多科学梦想，才是工程团队的终极目标。过去6年多，上海光源新发展了60多种实验方法体系，实验能力更加“全能”。

需要生物防护的病毒如何来光源做实验？碰到放射性样品怎么办？上海光源线站工程在国内率先建成了P2生物防护蛋白质晶体学线站和放射性防护的稀有元素分析线站。

大型工程构件如何“上线”？在上海光源主体“鹦鹉螺”边，三座临水而建的“别墅”内，超硬多功能线站、时间分辨超小角散射线站等工业级应用线站已就位。

经过上海光源线站工程的建设，上海光源的空间分辨率已达30纳米、时间分辨率快至60皮秒，具备分辨十亿分之一浓度的超高灵敏度，还拥有跨尺度、多层次的原位动态分析能力。邰仁忠介绍，上海光源目前总共已有100多种实验方法，可为用户提供“一站式”实验服务。

核心元件国产化，年轻团队夜以继日攻克难题

中国空间站舱内环境监测模块首次进行伽马能区标定、破解人工关节高分子材料“长期失效”谜团、未来发动机痕量元素掺杂监测……新线站正在为科学家打开一片曾被认为“不可能”的新天地，也为量子科技、集成电路、新能源、新材料等新质生产力的发展开拓空间。

这背后，一支年轻的上海光源研发团队为了新线站的建成“白了少年头”。

长达1米的超高精度X射线平面反射镜，从购买到自主研发的过程，可谓上海光源线站工程的一个缩影。负责研发这一核心元件的上海光源光学技术实验室正高级工程师何玉梅告诉记者，这种元件全球仅几家公司能做，最初花了百余万元向外国企业购买，但收到产品后发现，技术指标误差高达20倍，返修、沟通足足拖了一年才解决问题。

于是，团队决定自主研发，摆脱对国外厂商的依赖。何玉梅说，组里4个年轻人夜以继日，用了近两年时间使国产元件的各项参数达到国际先进水平，成功用于上海光源线站工程光束线。

上海光源线站工程建设过程中，共攻克了百余项关键技术、核心器件和整机设备研发难题，推动了我国同步辐射技术的发展，在提高研制能力的同时，锻炼出了一支技术过硬的一流团队。