上海同步辐射光源

        上海同步辐射光源（简称“上海光源”；英文全名为Shanghai Synchrotron Radiation Facility，缩写为SSRF）是一台高性能的中能第三代同步辐射光源，它是我国迄今为止最大的大科学装置，在科学界和工业界有着广泛的应用价值。它具有建设60多条光束线的能力，可同时向上百个实验站提供从红外光到硬X射线的各种同步辐射光，具有波长范围宽、高强度、高亮度、高准直性、高偏振与准相干性、可准确计算、高稳定性等一系列优异的特性，可从事生命科学、材料科学、环境科学、信息科学、凝聚态物理、原子分子物理、团簇物理、化学、医学、药学、地质学等多学科的前沿基础研究，以及微电子、医药、石油、化工、生物工程、医疗诊断和微加工等高技术的开发应用的实验研究，将成为我国多学科前沿研究和高新技术开发应用的重要科技平台。

        同步辐射是超高真空环境中以接近光速运动的电子在运动方向改变时产生的电磁辐射，其本质与我们日常接触的可见光和X光一样，都是电磁辐射。由于这种辐射是1947年在同步加速器上被发现的，因而被命名为同步辐射（Synchrotron radiation）。人们发现，同步辐射具有常规光源不可比拟的优良性能，从20世纪70年代开始，发达国家逐步开展了同步辐射的应用研究。

        同步辐射光源已经历了3代的快速发展，第三代同步辐射光源是基于性能更高的同步辐射专用储存环的专用光源，它广泛地使用扭摆器、波荡器等插入件，具有更小的电子束斑尺寸或电子发射度。目前，世界上已建成的第三代同步辐射光源超过20台（包括我国台湾及韩国的各1台），正在设计和建造的第三代同步辐射光源约10台。

        上海光源是世界上同能区已建成或正在建造中的性能指标最先进的第三代同步辐射光源之一，主体包括一台能量为150MeV的电子直线加速器，一台周长为180米、能量为3.5GeV的增强器，一台周长为432米、能量为3.5GeV的电子储存环，首批7条光束线和实验站。

        ^{上海光源加速器主要性能指标}

        

        上海光源是由中科院与上海市人民政府共同向国家申请建造的国家重大科学工程，由中科院上海应用物理所承建（项目法人单位）。建设内容包括直线加速器、增强器、储存环、首批建设的7条光束线和实验站、公用设施以及主体建筑和辅助建筑。座落在上海浦东张江高科技园区，占地面积约20万平方米（300亩）。

        ^{上海光源首批光束线站主要性能指标}

        

        

        上海光源工程经国家批准，于2004年12月25日正式破土动工，成立了由中科院院长路甬祥任组长、上海市市长韩正任副组长的工程领导小组，以及由中科院副院长江绵恒任总指挥、上海市副市长杨雄任副总指挥的工程指挥部。在工程领导小组和工程指挥部的直接领导下，工程经理部具体实施上海光源工程的建设。经过4年多的紧张建设，至2009年4月全面、优质、按时地完成了建设任务，5月6日正式对国内用户开放试运行。2010年1月19日，上海光源工程顺利通过国家验收。上海光源以世界同类装置最少的投资和最快的建设速度，实现了优异的性能，成为国际上性能指标领先的第三代同步辐射光源之一，是我国大科学装置建设的一个成功范例。

        上海光源建设大事记：

        2004年12月25日，上海光源国家重大科学工程正式开工；

        2007年12月24日，储存环调束成功实现电子束储存和出光；

        2009年4月29日，上海光源国家重大科学工程竣工；

        2009年5月6日，正式对国内用户开放试运行；

        2010年1月19日，上海光源工程顺利通过国家验收。

        同步辐射为许多前沿学科领域的研究提供了一种最先进且不可替代的工具。利用同步辐射实验技术能够开展众多学科的实验研究，应用的领域十分广泛。

        ^{同步辐射实验方法和应用领域}

        

        

        生命科学和医药学是同步辐射光得到广泛应用的重要领域。同步辐射X射线衍射方法是当前测定生物大分子结构的最有力手段，是研究生命现象与生物过程的利器。国际上多位科学家籍助同步辐射研究生物分子的结构与功能，取得了突破性的成就，先后荣获1997年度、2003年度、2006年度、2009年度和2012年度诺贝尔化学奖。在2003年我国出现SARS疫情后不久，我国科学家就利用同步辐射光成功测定了SARS病毒主蛋白酶的结构，为研制抵御SARS病毒的药物提供了重要信息。在肿瘤诊断方面，利用同步辐射光的高分辨特点，可以发现很小的肿瘤，实现肿瘤的早期诊断以提高肿瘤的治愈率。

        材料科学是同步辐射光应用的又一重要领域。利用上海光源所产生的高亮度同步辐射光束，可以揭示材料中原子的精确构造和得到有价值的电磁结构参数等信息，它们既是理解材料性能的“钥匙”，也隐含着发明新颖材料的原理来源。

        环境资源领域，分子环境科学以同步辐射X射线谱学技术作为主要分析手段，可在分子水平上动态分析污染物的形态、成分、来源、转移路径等，从而为评估污染风险和确定污染治理方案提供重要依据。而基于分子环境科学所建立起来的受环境污染植物的修复技术，可望产生重大的社会效益和经济效益。利用高亮度同步辐射X射线作为微探针，将能够深入地了解地壳深处和地幔中矿物的演变和转化，对于矿床地质、矿物、岩石、探矿以及地球化学研究起着重要的作用。

        工业应用方面，在微细加工技术中，利用第三代同步辐射光源的X射线深度刻蚀技术（LIGA技术），可以制造肉眼难以看清的许多三维微型装置，并可进一步发展为高度智能化、集成化的微型电子-机械系统（MEMS），它们在航天、医学、国防、自动化等许多领域有广阔的可开发市场。随着集成电路的集成度越来越高，科学界预计，对线度在几十纳米及以下的集成电路，同步辐射光刻技术将有可能成为主要的光刻手段。在石化及化学工业中，利用上海光源可研究催化机理和催化剂的特性，这有助于研究发明新型催化剂，其结果直接影响到石油化工的效率和产出。上海光源也是研究新的电化学反应以开发高性能电池的利器。在许多其他产业研发与检测方面，如超大规模集成电路中硅晶片中的痕量杂质探测分析、飞机发动机和航天器的疲劳测试、纸浆无氯漂白工艺改进、化妆品效果分析乃至新口味凝胶食品的开发等，上海光源都将大显其非凡身手。

        党和国家领导人非常关心上海光源的建设与发展，多次亲临视察上海光源，对上海光源的成功建造与良好运行给予了充分肯定，上海光源项目获得了很高的显示度。

        2010年1月16日，中共中央总书记、国家主席、中央军委主席胡锦涛，来到上海应用物理所张江园区，视察上海同步辐射光源工程，并详细了解这一大科学工程的建设、运行和为科学实验提供服务的情况。

        胡锦涛总书记实地查看了储存环加速器、光束线站等处的关键设备，详细了解装置的物理原理、设备性能和应用领域，并听取了关于上海光源工程总体情况和关键技术创新的汇报。胡锦涛总书记充分肯定工程建成以来对我国科技进步发挥的重要作用。亲切慰问在场的工程科技人员，并与大家欣然合影。得知科研人员和工程建设者仅用52个月就又好又快地完成了上海光源工程建设，胡锦涛总书记向所有为上海光源建成做出重要贡献的同志们表示崇高敬意。总书记勉励大家再接再厉，一方面用好已建成的设施，不断提高科学实验水平，更好地为发展科学技术服务；另一方面在科学论证基础上继续搞好后续工程建设，为我国光源事业发展做出新的更大贡献。

        2010年1月31日，中共中央政治局常委、全国人大常委会委员长吴邦国，来到上海应用物理所张江园区视察了刚刚通过国家验收的上海同步辐射光源。

        吴邦国委员长听取了上海光源工程总体情况的汇报，实地考察了加速器关键设备，并详细了解了用户利用上海光源开展科学研究的情况。在实验大厅，吴邦国委员长亲切慰问在场的工程科技人员，充分肯定了上海光源建设和试运行取得的成绩，并希望这一工程充分发挥作用，更好地为中国多学科前沿研究和高新技术产业化应用实验提供服务，进而直接带动相关产业的发展。

        2008年7月6日，中共中央政治局常委、国务院总理温家宝一行，来到中科院上海应用物理所，视察上海光源国家重大科学工程进展情况。

        在上海光源总体模型前，温家宝总理听取了工程总指挥、中科院副院长江绵恒和工程总经理、上海应用物理所所长徐洪杰关于上海光源工程总体情况的汇报，随后视察了3.5GeV电子储存环和X射线小角散射光束线站。在实验大厅，温家宝总理亲切慰问在场的工程科技人员，并欣然与大家合影。

        上海光源作为具有国际先进水平的高性能科学实验平台，全年对用户开放，除去集中维护检修期，上海光源全年运行7 000小时，其中向用户供光4 000—5 000小时。所有用户均可通过审查、批准程序申请上海光源实验机时。用户通过用户办公室提交课题申请，说明课题研究背景（目的、意义等）、实验内容、实验方案、所需机时数等，上海光源每年分两次组织专家对用户申请课题进行评审，上海光源国家科学中心（筹）负责落实机时分配计划，为用户开展研究工作提供机时和实验条件。

        上海光源于2009年5月6日正式对用户开放，截至2012年12月31日，已执行通过专家评审的课题申请3 331个，涵盖生命科学、凝聚态物理、化学、材料科学、地质考古学、环境和地球科学、高分子科学、医学药学、信息科学等学科，涉及267家单位（高校131、研究所94、医院18、公司24），实验人员达13 252人次，共计4 742人。上海光源开放运行以来，装置运行主要技术指标已达国际上新建光源运行初期的先进水平，并初步显示出在提升我国在诸多科技领域创新能力上的重要作用。目前，用户机时需求为装置可供机时的3—5倍，用户在上海光源开展的研究已产出一批重要成果，并有17篇文章发表在Science、Nature等国际顶级刊物上，取得了丰硕的开放运行与共享效果。此外，还有多家企业利用上海光源进行技术开发，涉及制药、化工、技术鉴定等行业，取得良好的效果和效益。

        上海光源具有引出60条光束线，建设上百个实验站的能力，工程一期仅建设7条线站，科学潜力远远没有得到发挥。目前，上海光源用户机时需求3—5倍于可提供机时，而且大量的研究工作尚无法在现有线站上进行，新建线站工作已经迫在眉睫。为此，已向国家申请上海光源二期工程。

        上海光源二期工程的科学目标是，实现科学需求与上海光源可提供能力的匹配。二期线站的选择将瞄准国家战略需求、重大科学研究需求和产业研发需求。上海光源二期将围绕材料科学、能源科学、环境科学等领域对上海光源支撑能力进一步提升的需求，以能源材料和功能材料、碳捕获和碳化学、原位和动态过程等研究为重点，新建相关光束线站，扩建用户实验支撑条件。二期工程将极大提升依托上海光源的多学科综合研究能力，支撑我国众多科技领域做出世界级的创新发展。