中國計劃耗資48億建世界最亮同步輻射光源
1月18日，記者在香山科學會議第586次學術(shù)討論會上獲悉，“十三五”期間，中國將在北京建設(shè)一臺高性能的高能同步輻射光源（HighEnergyPhotonSource，HEPS）——北京光源，設(shè)計亮度及相干度高于世界現(xiàn)有、在建或計劃中的光源。專家們認為，這一新光源的建成將在滿足國家需求的同時，對多個基礎(chǔ)科學領(lǐng)域前沿研究發(fā)揮關(guān)鍵支撐作用，成為我國同步輻射光源和應用邁向世界先進水平的重要一步。
目前，全世界已相繼建成50多臺同步輻射光源，提供不同能區(qū)的X射線及各種先進的實驗技術(shù)，為多學科的創(chuàng)新研究提供支撐。上海光源的建成使我國在中能X射線區(qū)進入了國際先進水平。為進一步提高國家安全和工業(yè)核心創(chuàng)新能力，我國迫切需要一臺高能同步輻射光源。
會議執(zhí)行主席之一、中國科學院高能物理研究所研究員董宇輝介紹，該光源采用了能夠大幅度降低儲存環(huán)電子發(fā)射度的“多彎鐵色散”結(jié)構(gòu)，能使電子發(fā)射度低于0.1納米弧度（nm·rad），接近衍射極限。經(jīng)過適當?shù)母倪M之后，發(fā)射度能夠達到衍射極限（0.01納米弧度）。由于各項關(guān)鍵性能指標遠高于目前正在運行的第三代同步輻射光源，衍射極限光源也被稱為“第四代同步輻射光源”。
極低的電子發(fā)射度保證了X射線的亮度，它將提供光子能量達到300電子伏特（keV）的硬X射線，并在X射線波段的單位時間通過單位面積、在單位角度方向上通過的光子數(shù)（光譜亮度）達10的22次方個。這一亮度比世界現(xiàn)有最亮同步輻射光源美國國家同步輻射光源II（NSLS-II）高70倍，比瑞典MAXIV高10倍。
科學家們相信，這將使原有的實驗技術(shù)能力獲得巨大提升。例如，高能量的光子具有較高的穿透能力，意味著我們可以對真實的工程部件而不是實驗室樣品開展研究，并對這些部件在實際生產(chǎn)及服役過程中的變化進行實時研究?！斑@對工程材料等國家重大需求至關(guān)重要?！倍钶x表示。
同時，極低的電子發(fā)射度還有望使X射線的分辨率達到“毫電子伏特”量級，也可以將X射線聚焦到納米量級的光斑中，同時還具有良好的相干性，這些能力將催生新的實驗技術(shù)。例如，在生命科學、環(huán)境科學、介觀科學等領(lǐng)域，聚焦到納米量級的X射線將催生納米分辨率X射線熒光成像、吸收譜學成像等技術(shù)。
例如，準衍射極限高能光源提供的高通量、高品質(zhì)X射線將對十微米到十納米介觀尺度的科學研究打開一片新天地?！安牧侠匣?、應力的形成模式，細胞、血液在單根血管里的流動，微納米級器件的工作情況，鋰電池鋰離子的注入和抽出，甚至基礎(chǔ)物理中關(guān)聯(lián)體系諸多衍生現(xiàn)象等等，都發(fā)生在這一介觀尺度。”會議執(zhí)行主席之一、中國科學院物理研究所研究員丁洪說。
“北京光源的建設(shè)將兼顧通用性和專用性，應在科學基礎(chǔ)和經(jīng)驗的不斷積累下發(fā)展。”董宇輝告訴《中國科學報》記者，“一方面在同步輻射科學前沿上不懈追求，另一方面也要圍繞用戶需求開展研發(fā)?！?/span>
據(jù)記者了解，高能同步輻射光源項目已列入國家發(fā)展改革委發(fā)布的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)“十三五”規(guī)劃，也是中科院與北京市共建懷柔科學城的核心。該項目預計2018年11月份開工，工期歷時約6年，計劃耗資48億元。
來源:科學網(wǎng)
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