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中国超高显微同步辐射光源建设能力再提升
本文来源: 新华社 2016-05-06 17:35:13 编辑: 钟红霞 作者: 蔡敏 朱青 徐海涛
中国科学家介绍,中国科学技术大学(中科大)国家同步辐射实验室已具备建设第四代低能区同步辐射光源的能力,新一代“光源”可以使科学家看得更清、更细、更远,助力科研。

新华社合肥5月6日电题:中国超高显微同步辐射光源建设能力再提升

新华社记者记者蔡敏、朱青、徐海涛

中国科学家介绍,中国科学技术大学(中科大)国家同步辐射实验室已具备建设第四代低能区同步辐射光源的能力,新一代“光源”可以使科学家看得更清、更细、更远,助力科研。

中科大国家同步辐射实验室主任陆亚林介绍,根据设计方案,新一代低能区同步辐射光源将比现有第三代光源的发射度降低一千倍,精度由微米级提高到百纳米级,亮度提高数百倍,相干性获得质的飞跃,它将让中国科学界拥有一双“更亮的眼睛”。

光是观察及研究自然最重要的工具。人类对光的探索经历了电光、X光、激光、同步辐射光等几次划时代的大跨越。20世纪初,科学家发现了激光可以应用于研究单个原子,标志着人类的研究进入微观世界。

1947年,美国学者发现,当自由电子做环形高速运动时,会放出电磁辐射(光),这个发现使人类拥有了进一步探究微观世界的“眼睛”:同步辐射。

业内有一个非常形象的比喻:如果将一块吸饱了水的海绵用绳子拴住,并把它抡起来甩成圆圈,则海绵中的水会沿着圆周切线的方向飞出去。同步辐射产生的电磁波就好像是从绕圈的电子中被“甩”出来的能量。

在安徽合肥西区,有一个凌然欲飞的巨大“飞碟”式建筑,这就是中国第一个国家级实验室——中科大国家同步辐射实验室。

走进实验室,记者看到一个六边形的大型密闭墙体,长短不一的管道穿梭其间,低鸣的机器正在运转。

“同步辐射是一种强度高、光斑小、频谱广、可任意选择波长的光源,借助这种革命性新光源,人类可以探测微观世界的构造和化学变化过程等,它是不可或缺的现代科研手段,可应用于物理、化学、材料科学、生命科学、信息科学、药学、环保等科研领域。”国家同步辐射实验室副主任王琳介绍。

1983年4月,当时的国家计委批准中科大国家同步辐射实验室正式立项,建设中国第一台专用同步辐射光源(称为“合肥光源”)。1989年合肥光源建成,并发出中国第一束“神奇之光”,其中95%技术设备依靠自主研发。

每引出一束同步辐射光,都可以照亮一个学科领域。陆亚林告诉记者,合肥光源于1997年、2010年启动了两次升级改造,目前其主要性能指标均达到国际第三代同步辐射光源水平。“目前合肥光源的亮度可达到普通灯泡的10亿倍到100亿倍,而光斑精度则小到0.1微米量级。” 

利用合肥光源,中国首次完成探月卫星“嫦娥一号”太阳风离子探测器正机的实验标定和测试,2007年“嫦娥一号”成功发射并传回首张月面图像,使中国从此迈入了具有深空探测能力的国家行列;首次获得了X射线全息图样,获得一批生物样品如癌变细胞的高分辨率显微图像等。

据统计,2005年以来合肥光源接待了海内外高校和科研院所4300多人次,完成了2100多个用户研究课题,共发表1500多篇SCI收录论文,一系列重要成果发表在《科学》、《自然》等国际著名学术期刊上。

“合肥光源”是全球仅有的几家低能区(真空紫外—软X射线)光源之一。陆亚林介绍,中高能区光源主要研究原子排列、分布等静态信息,低能区光源主要研究原子、分子受到外界影响后,发生的动态变化。因此,低能区光源对观测原、分子变化,进而实现对其结构和性能进行调控,在能源与环境、新型特种材料、生命科学、国家信息安全等重大领域研发中具有重要意义。

科学家指出,本世纪下一阶段的科学技术挑战将进入崭新的物质调控阶段。“实现下一阶段重大科研突破有赖于第四代低能区同步辐射光源建设。目前,我们的第三代光源的观察和检测能力不足以迎接未来科技挑战。”陆亚林说,“虽然目前还没有启动建设第四代低能区同步辐射光源的具体时间表,但中国在这一领域的研究和建设能力已处于世界前列,我们对未来充满信心。”


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