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  • 国家同步辐射实验室——中国科学技术大学
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  • 2014-12-22 16:04:15.000
  • 来源:中国高校之窗

中国高校之窗

同步辐射是一种强度大、亮度高、频谱连续、方向性及偏振性好、有脉冲时间结构和洁净真空环境的优异的新型光源,可应用于物理、化学、材料科学、生命科学、信息科学、力学、地学、医学、药学、农学、环境保护、计量科学、光刻和超微细加工等众多基础研究和应用研究领域。

国家同步辐射实验室坐落在安徽合肥中国科技大学西校园,是国家计委批准建设的我国第一个国家级实验室。实验室建有我国第一台以真空紫外和软X射线为主的专用同步辐射光源(简称“合肥光源”)。其主体设备是一台能量为800MeV、平均流强为300mA的电子储存环,用一台能量800MeV的电子直线加速器作注入器。

国家同步辐射实验室一期工程1984年11月20日破土动工,1989年建成出光,1991年12月通过国家验收,总投资8,040万元人民币。1999年国家投资11,800万元人民币进行国家同步辐射实验室二期工程建设,2004年12月二期工程通过国家验收。在过去20多年的开放过程中,合肥光源坚持稳定运行、优质开放的原则,为我国材料科学、凝聚态物理学、化学、能源环境科学等领域研究提供了一个优良的实验平台,取得了一系列研究成果。

2010-2014年,为了向用户提供更好的实验条件,在中国科学院和中国科学技术大学的共同支持下,合肥光源进行重大升级改造。重大升级改造完成后,储存环束流发散度显著降低,光源稳定性明显改善,首批建成燃烧、软X射线成像、催化与表面科学、角分辨光电子能谱和原子与分子物理等五条光束线及实验站。此外还有6个出光口为未来发展预留空间。

国家同步辐射实验室是向国内外用户开放的国家级共用实验室。我们欢迎更多的科学家和优秀青年科技工作者加入同步辐射研究队伍,利用合肥光源做出更优异的成果!

历史进程

预研制阶段(1977年~1981年)

20世纪70年代末,中国科学技术大学在国内率先提出建设电子同步辐射加速器。1977年同步辐射装置的建造列入全国科学技术发展规划。1978年春中科院决定成立以中国科学技术大学为主的同步辐射加速器筹备组,并于当年三月在合肥召开了第一次筹备工作会议,讨论了我国建造电子同步辐射加速器的初步方案,象征着我国同步辐射事业的正式启动。

在随后几年的预研制过程中,工程人员制成了一段30MeV的电子直线加速器、一块弯转磁铁、一块四极磁铁及一个储存环的超高真空系统,以及物理设计,取得了良好的结果和第一手的经验,为后面的工程打下了坚实的基础。1981年10月,中科院在合肥召开了“合肥同步辐射装置预研制及物理设计审定会”,会议认为“合肥同步辐射装置已基本进入工程的条件”。

国家同步辐射实验室立项建设(1983年~1991年)

1983年,国家计委以计科【1983】470号文《关于建设国家同步辐射实验室的复函》批准了在中国科学技术大学筹备国家同步辐射实验室,国家同步辐射实验室正式立项。这是国家计委批准建设的我国第一个国家级实验室。1984年,国家计委以计科(外)【1984】2033号文《关于合肥同步辐射实验室扩初设计的批复》批准了该工程的主体工程建设规模为建造一台能量为8亿电子伏的同步辐射光源及相应的实验设施,总投资5990万元(含350万美元),并列入按合理工期组织施工的国家重点项目。

国家计委批准的国家同步辐射实验室扩初设计中确定了电子储存环的能量为800MeV、平均流强为100~300mA,用一台能量为200MeV、脉冲流强为50mA的电子直线加速器作为注入器。并明确与加速器建设的同时,建造5条光束线及5个实验站,它们分别是:光电子能谱光束线实验站、分时光谱光束线实验站、软X射线显微术光束线实验站、X射线光刻光束线实验站。

1988年,国家同步辐射实验室的土建工程基本完工;1989年3月加速器的所有部件都已安装就位并经过局部和分系统的调试,同年4月开始联调,25日开始注入储存环,仅经过23小时便得到第一个储存束流;1989年光束线实验站开始安装,1991年8月完成所有光束线实验站的安装调试工作,同年9月开始用同步光进行调试,并开展实验研究工作。

1991年12月22日至23日,由国家科委组织,王淦昌任主任的鉴定委员会对合肥同步辐射加速器及光束线实验站进行技术鉴定。鉴定委员会认为“由我国自行设计、研制建成的合肥同步辐射加速器的主要性能指标已达到国际上同类加速器的先进水平,已建成的五条同步辐射光束线和五个实验站的主要性能指标已基本达到国际水平”。

1991年12月26日,国家同步辐射实验室工程顺利通过了国家计委组织的国家验收。“国家验收委员会高度评价国家同步辐射实验室工程的建设者们在全国有关工厂、研究所及院校的大力协同和支持下,团结一致、坚忍不拔,发扬了艰苦奋斗、自力更生、少花钱多办事的精神,圆满地完成了工程建设任务。”

二期工程建设(1998年~2004年)

1994年2月由钱临照、唐孝威两位院士发起,王淦昌、谢希德、谢家麟、冯端、卢嘉锡等34位院士联合向有关部门提出《关于集中力量全面建设、充分利用合肥国家同步辐射光源的建议》,中国科技大学也正式向国家有关部门提出建造国家同步辐射实验室二期工程(以下简称二期工程)的申请。

1996年,国家科技领导小组批准二期工程作为“九五”的首批国家重大科学工程项目之一启动。国家计委分别以计科技[1997]557号文和1503号文对二期工程项目建议书和可行性研究报告批复中国科学院,同意以中国科技大学为依托建设“国家同步辐射实验室二期工程”国家重大科学工程项目,总投资11,800万元人民币。1999年4月15日,国家发展计划委员会以计投资〔1999〕416号文《国家计委关于国家同步辐射实验室二期工程开工建设的批复》同意二期工程开工建设。

二期工程的技术目标是:在充分保证机器主体长期、可靠、稳定运行,大幅度提高光源积分流强、亮度和稳定性的基础上,新建1台波荡器插入元件,增建8条新光束线和相应8个实验站。竣工后,合肥光源的潜力得到更充分的发挥,将作为性能优秀、稳定可靠、部分指标相当先进的中低能区同步辐射光源,长期处于国际上同类装置的一流水平。

2003年11月,合肥光源首次满能量储存300mA束流;2004年3月~5月,中科院组织专家组对加速器、光束线的大多数项目进行测试。同年5月,中科院组织对工程进行工艺鉴定。

2004年12月14日,国家发展和改革委员会委托中国科学院对二期工程进行国家验收。国家验收委员会认为:“国家同步辐射实验室通过二期工程建设,提高了装置技术水平,扩大了实验应用领域,基本完成了国家发展和改革委员会(原国家计委)批准的建设目标。国家验收委员会一致同意二期工程通过国家验收。”

重大升级改造(2010年~2014年)

受到合肥光源储存环聚焦结构、光源亮度和光子通量的先天限制,光源品质成为限制国家同步辐射实验室继续研究同步辐射应用技术,发展创新的、先进的同步辐射实验方法的“瓶颈”,也无法适应中国科学事业迅速发展需要,无法满足国家科技发展的重大战略需求。因此,自2010年起,在中国科学院和中国科学技术大学的共同支持下,国家同步辐射实验室启动了“重大维修改造项目”工程。

合肥光源重大维修改造项目主要建设目标是实现储存环直线节数目增加到8个,束流发射度降低到40纳米弧度,直线加速器满能量注入,首批完成从插入元件引出的5条光束线及实验站的改造建设,从而提高合肥光源的整体性能,充分发挥合肥光源在真空紫外能区的优势,推动我国在若干领域的科学研究达到国际领先或国际先进水平。

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