单位：光子科学中心、合肥光源、大连光源

媒体报道：

【中国科学院官方网站】上海光源

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）是第三代中能同步辐射光源，其性能位居国际前列，是我国第一台由国家和地方共同投资、中国科学院和上海市合作建设的大科学装置，由中国科学院上海应用物理研究所承建（项目法人单位）。上海光源坐落在浦东新区张江高科技园区的张衡路239号，占地面积约20万平方米（300亩）。

上海光源是我国设计建造的第一台第三代同步辐射装置，也是我国迄今建成的规模最大的国家重大科学装置，总投资14.3亿元。上海光源历经十年优化设计和预制研究，于2004年12月破土动工。约300人的光源团队，在300多个单位的协助下，经过大规模技术攻关与系统集成，上海光源于2009年4月按期、高质量地完成了建设任务，2010年通过国家验收。2014年，中科院上海大科学中心成立，旨在依托上海光源和蛋白质科学研究设施等大科学装置，建设开放共享的公共大型科技创新平台，规划和布局大科学装置和设施的长远发展，集聚国内外相关科研力量，支撑生命、物质、能源等前沿交叉领域科学研究，产出重大原创性成果，开展高水平国际合作，推进产学研深度融合，成为具有全球影响力和世界一流水平的大科学中心。

作为国家大科学平台，上海光源在科学界和工业界有着广泛的应用价值。可以提供从红外到硬X射线的广谱同步辐射光，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、高稳定性等一系列比其他人工光源更优异的特性，可用于生命科学、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研究。截至2015年11月，上海光源首批7条线站共开机提供192442小时用户实验机时，支持的课题近7297个，来自377家高校、科研院所、医院和公司的1904个研究组的12433个用户在这里进行了实验，已发表论文近2264篇，其中SCI 1 区的文章500余篇，包括Science、Nature、Cell 等国际顶级刊物论文48篇，取得了丰硕的成果。例如，中国科学院大连化学物理研究所包信和院士团队借助上海光源探索出天然气直接转化利用的有效方法，被德国巴斯夫集团副总裁穆勒评价为一项“即将改变世界”的新技术，入选2014年“中国十大科技进展新闻”与2014年“中国科学十大进展”；清华大学医学院颜宁教授研究组借助这里的光揭示了葡萄糖转运蛋白工作机理，成为世界上第一个解析出人源葡萄糖转运蛋白GLUT1的三维晶体结构的科学家，该成果被美国科学院院士、膜转运蛋白研究专家罗纳德·魁百克（Ronald Kaback）称作“50年以来的一项重大成就”，入选2014年“中国十大科技进展新闻”；北京大学化学与分子工程学院李彦教授课题组借助上海光源，发现了单壁碳纳米管的手性选择性生长机制，有助于解决单壁碳纳米管的结构可控生长这一困扰学界已久的难题，在碳纳米材料研究领域取得了“世界级成果”；中国科学院物理研究所丁洪研究团队利用上海光源“梦之线”，成功在TaAs 晶体中观测到了费米弧表面态，从而在实验上证实了这类“手性”电子的存在，使外尔费米子终于第一次展现在科学家面前。

目前，上海光源团队除了继续保持装置的高水平运行开放，支撑我国科学家不断产出重大成果，解决科技前沿和国家重大需求中的关键问题以外，正在加大力度建设后续光束线站，目标在2020年前再建设约20条光束线，使上海光源拥有超过30条的光束线站。这其中国家“十二五”重大科技基础设施——上海光源线站工程（二期）项目已获国家立项，目前已完成可行性研究报告编制，正在进行关键技术预研，计划将新建16条光束线。此外，还有多条用户建设的线站也在实施和启动中。这些线站建成后将极大地提升和拓展上海光源的综合实验能力与用户支撑能力，使其动态研究、原位研究、复杂过程研究和综合研究的能力实现跨越，实现高指标的空间、时间和能量分辨能力以及多元素分析的灵敏度。

另一方面，上海光源团队还在研发新一代光源，在“鹦鹉螺”的“隔壁”，国家重大科技基础设施——X射线自由电子激光试验装置正在加紧建设，将在2017年建成出光。X射线自由电子激光具备超高的峰值亮度、超短的脉冲和极好的相干性，将与同步辐射光源互补，成为一种探索自然奥秘和发展高新技术的最先进的研究平台，使人们从拍分子照片进入拍分子电影的时代，极有助于解决人类面临的最迫切的问题。”

上海光源国家重大科学工程及其团队荣获“2011年度中国科学院杰出科技成就奖”、“2012年度上海市科技进步特等奖”、“2013年度国家科技进步一等奖”。

转自【中国科学院官方网站】上海光源（http://www.cas.cn/zt/kjzt/zgkxysewbzxzdjz/shgygjzdkxgc/xgcg/201601/t20160107_4514939.shtml）

【人民日报】上海超强超短激光达到国际领先水平

上海张江综合性国家科学中心超强超短激光实验装置研制工作近日取得重要进展：成功实现了5拍瓦（1拍瓦等于1000万亿瓦）激光脉冲输出，达到国际领先水平。预计2017年将在全世界率先实现10拍瓦激光输出目标，2018年建成面向用户的实验装置。

超强超短激光被认为是人类已知的最亮光源，是国际激光科技的最新发展前沿和重点竞争领域，具有重大科技意义与应用价值。目前，世界多个国家投入巨资开展10拍瓦级大型超强超短激光装置的研制，其中欧盟支持的项目计划于2018年建成10拍瓦激光用户装置。由中科院上海光机所—上海科技大学超强激光光源联合实验室共同进行的以10拍瓦激光装置为核心的上海超强超短激光实验装置研制，被纳入上海建设具有全球影响力的科创中心、打造世界级重大科技基础设施集群的首批重大项目。

“从某种程度上说，超强超短激光就像一种新型‘工具’”，研究人员介绍，它能在实验室内创造出前所未有的超强电磁场、超高能量密度和超快时间尺度综合性极端物理条件，在台式化加速器、超快化学、阿秒科学、材料科学、激光聚变、核物理与核医学、高能物理等领域具有重大应用价值。例如可用于研制台式化电子加速器和超快X射线源，对蛋白质中原子运动进行成像探测，揭示生命的奥秘；可用于研制基于小型化激光质子加速器的激光质子刀，进行癌症治疗；产生的阿秒脉冲还可以用于探测原子内电子的运动，推动材料科学与信息技术的进步；超强超短激光还可用于产生反物质，研究天体物理和宇宙起源，将来还可能用于真空结构和暗物质的探测。

“1拍瓦相当于全球电网平均功率的500倍，10拍瓦的激光如果聚焦到10微米，达到的光强就相当于将照在地球表面的太阳光全部‘聚’到一根头发丝上的10倍。”研究人员表示，在实验室里，如此大的功率其能量仅300焦耳，不及2000瓦微波炉运作1秒钟能量的1/6，“因而十分安全”。

据悉，上海超强超短激光实验装置项目预计将首批建成3个用户实验终端，包括极端条件材料科学研究平台、超快亚原子物理研究平台、超快化学与大分子动力学研究平台，以服务于物质科学与生命科学的研究。

转自【人民日报】上海超强超短激光达到国际领先水平（http://scitech.people.com.cn/n1/2016/0909/c1007-28703021.html）

【中国青年报】合肥光源：照亮未知世界的神奇之光

在中国科学技术大学西校区内，矗立着我国第一个国家级实验室——国家同步辐射实验室，行人经过学校临近合作化路高架桥的大门时都可以看到它的身影。我国以真空紫外和软X射线为主的专用同步辐射光源就坐落于此，熟悉这里的科研人员都亲切地称它为“合肥光源”。

国家同步辐射实验室于1983年经国家计委批准立项，由中国科学技术大学筹备并建设。作为中国第一台专用同步辐射装置，早在1989年4月，合肥光源就发出了第一束“神奇之光”。二十多年来，这个以同步辐射应用和同步辐射光源研究为主的知识创新基地在中国科学技术大学持续发光发热，为科技人员照亮未知的微观世界。

同步辐射实验室主任陆亚林教授告诉科技日报记者：“光是无处不在的，它也是人类观察及研究大自然最重要的工具。与常规光源相比，同步辐射有许多突出的优点。它的亮度很高，频谱宽阔、连续、平滑，利用单色器可从中选取所需的任何波长的光，被广泛应用于物理、化学、医学、材料科学、生命科学、环境科学、能源科学、信息科学技术等领域。合肥光源的真空紫外波段可用于许多研究，例如让人们认识超导等先进材料以及蛋白质的性质和功能；X射线波段可用于蛋白质、凝聚态物质的晶体结构研究。”陆亚林告诉记者，“随着科技成果的转化，一些同步辐射技术已逐渐改变着人们的生活。”

中国人自己的先进光源

在合肥光源周长66米的电子储存环内，电子束被加速到所需能量，以接近光的速度在闭合环形的真空室中运行，并在转弯时放出同步辐射光，形成透视微观世界的“利器”。

“同步辐射作为一种先进的光源，在国家安全、能源、工程材料实时研究等方面发挥着关键的平台支撑作用。”陆亚林说。

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，在一批老科学家的积极推动下，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3月在合肥召开了第一次筹备会，讨论我国建造电子同步辐射加速器的初步方案，这标志着我国同步辐射事业的正式启动。

自那时起，中国科学技术大学研究员刘祖平就积极参与了国家同步辐射实验室一期工程建设。作为加速器物理工作者，刘祖平全程参与了光源的设计、制造、安装、调试、运行及改进。

“早在1977年国家科学大会上，科学家就首次提出在我国建设同步辐射光源的设想。”刘祖平告诉记者，“那个时候国家没有钱，要做的事很多，但仍然在这项基础科学上大刀阔斧地投入。现在回头看，是十分不易的。而中科院也打破常规，将这一艰巨的任务交给中国科学技术大学，也成就了我国最早的一个依托高校的大科学装置。”

说起合肥光源人克服困难、大胆创新的故事，刘祖平觉得真是三天三夜也说不完：“建设之初，世界上同步辐射光源中插入元件刚刚开始使用，合肥光源人注意到了这一趋势，设计了可放置插入元件的长直线节。合肥光源在储存环的12块弯转磁铁都可引出特征波长为24埃的同步辐射光，还有3个直线节可安装插入元件并引出具有其他特征波长的光，为装置今后的发展预留了空间。”

改造升级再放异彩

随着科学技术的发展和用户对光源需求的提高，合肥光源人强烈感受到，原有线站的发射度、亮度等指标已难以满足迅速发展的科研要求。“增加光束线站、改进和提高光源性能势在必行”。

1997年原国家计委批准了“国家同步辐射实验室二期工程”的立项，总投资1.18亿元人民币，在原有装置的基础上改造关键系统，增建1台波荡器和8条光束线及相应的实验站。

作为二期工程的项目经理兼总工程师，刘祖平告诉记者：“改造后的合肥光源运行质量和装置技术水平比改造前大幅度提高。”

此后，合肥光源取得了一系列令人瞩目的成绩——2005年，齐飞教授带领的研究组与美国、德国的科学家合作，首次在实验中发现了一系列的碳氢化合物氧化过程的重要中间体——烯醇，其研究成果以Science Express形式发表在当年5月12日出版的国际权威学术刊物《科学》杂志上。2007年，我国首颗探月卫星“嫦娥一号”成功发射，并传回首张月面图像，我国也从此迈入了具有深空探测能力的国家行列。而鲜为人知的是，“嫦娥一号”首次飞行任务携带的太阳风离子探测器，其正机实验标定和测试，就是在合肥光源上完成的；2008年，实验室还利用低温等离子体放电技术完成了对星际等离子体环境的模拟，并在醇类物质的等离子体放电过程中探测到一系列的烯醇类物质，揭示了烯醇类物质作为一类重要星际物质的可能性，这一实验结果发表在天文学科顶级期刊《天体物理学杂志》上……

“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。”陆亚林介绍说，“因此，自2010年起，在中科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。改造后的合肥光源已达到国际同类辐射装置的先进水平，为基础科学及应用科学提供最先进的研究平台。”

令他感到欣慰的是，升级改造项目实施过程中，国家同步辐射实验室工程建设队伍坚持以自主创新为主，采用高水平的集成创新，艰苦拼搏，攻克了一个个技术难关，实现装置的所有性能指标全面超越了设计值，并达到准三代光源的水平。“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。”

“未来我们希望它能够为安徽正在大力发展的新能源汽车、生物医药、新材料等战略性新兴产业提供科研支撑，进一步推动中科院合肥大科学中心的筹建工作。”陆亚林说。

神奇之光璀璨夺目

“我们看到的火焰里面有成千上万的化学反应，这些化学反应决定了火焰发热的效率、污染物排放等，而发动机的性能等都与燃烧有关。”正在国家同步辐射实验室燃烧实验站做实验的清华大学燃烧能源中心热能工程系研究院杨斌博士告诉记者，“为了更好地了解燃烧的本质并控制它，我们要了解它整个过程中的各方面机理。这条同步辐射光束线可以将火焰电离，我们就可以对其进行分析和诊断，虽然对火焰的研究还有色谱和激光光谱等其他手段，每种方法都有它的好处和局限性，但在同步辐射实验室里我们可以对火焰的组分进行观察，并做出一些定量的判断，这是目前最好的手段。”杨斌说。杨斌的研究方向是生物质燃料——如何将秸秆、地沟油、废弃物等再利用，让生物质能源利用得更加充分。

如今，合肥光源的线站已全面升级，杨斌和他的三个学生已经在这里进行了一个星期的实验。为了了解火焰组分的各项指标，他们还会继续在这里待上一个星期。据陆亚林介绍，合肥光源吸引了来自国内外的研究者，光源长期可靠地稳定运行为广大用户提供了良好的实验条件和手段。

“合肥光源的研究范围很广泛，如对超导材料之类的电子结构进行研究，可广泛应用于材料、能源基础、物质及生命科学，以及环境等领域。这其中不少研究，还跟市民的生活息息相关。”陆亚林说，“比方说大家都很熟悉的PM2.5。这种污染物是如何形成的很多人都不清楚，其中一个诱因是汽车尾气通过紫外光的照射，并与之发生反应后形成PM2.5。在科大国家同步辐射实验室里刚好能够使用这个波段的光来模拟PM2.5的产生过程，为研究空气污染物提供最直接的方法。”

国家同步辐射实验室还为国家重大基础研究计划（如纳米科技计划、结构基因组研究计划等）、“863”研究项目、国防建设急需的研究项目以及其他学科的创新性研究工作提供了一流的研究平台；并充分发挥了合肥光源多学科交叉的特点，开拓同步辐射新的应用领域，促进原创性工作的开展，促进用户取得具有国际影响的研究成果；还与产业建立合作关系，寻求产业建立自己的专用设备或生产基地。

“作为中国重要的同步辐射研究中心之一，合肥光源已成为以同步辐射应用和同步辐射光源研究为主的知识创新基地、人才培养基地及发展高新技术的创新基地，为国内外科学家提供性能优良的实验研究平台，未来我们会继续发光。”陆亚林说。

转自中国青年网：合肥光源：照亮未知世界的神奇之光（http://news.youth.cn/kj/201605/t20160506_7959519.htm）

【人民日报】大连光源，能给原子拍视频

日前，由中国科学院大连化学物理研究所和上海应用物理研究所联合研制的极紫外自由电子激光装置——“大连光源”，发出了世界上最强的极紫外自由电子激光脉冲，单个皮秒（1皮秒等于一万亿分之一秒）激光脉冲产生140万亿个光子，这套总长100米的装置成为世界上最亮且波长完全可调的极紫外自由电子激光光源。

自由电子激光是国际上最新一代先进光源，也是当今世界发达国家竞相发展的重要方向，在科学研究、国防科技发展中有着重要的应用前景。

“大连光源”是我国第一台大型自由电子激光科学研究用户装置，是当今世界上唯一运行在极紫外波段的自由电子激光装置，也是世界上最亮的极紫外光源。它也是继“合肥光源”和“上海光源”之后，我国在该领域的又一次重要探索。极紫外光是什么，这套先进的大科学装置基本原理又是什么，将有哪些应用？

光源亮、脉冲短，微观世界看得更清楚

人类已经知道，很多物理和化学过程在本质上都是原子和分子运动的过程。要控制或利用这些过程，需要研究其中涉及的原子和分子的反应机制，也就需要精确且高度灵敏地探测所涉及的原子和分子。

自19世纪以来，电和电磁波就成为人类认识和感知物质世界的最重要的媒介和手段，比如通过麦克风把声音转换成电信号，再进行处理和传输。人类研究原子和分子的反应机制，最直接的方法也是将其变成易于识别和处理的电信号。其过程是把原子或分子中的电子“打”（电离）出来，可以得到原子分子以及物质的结构和动态信息，进而在微观层次上探索物质世界的奥秘。

近代物理已经证明，光具有波粒二象性，既是电磁波，同时也是粒子。光子本身带有能量，波长越短，光子的能量就越高。而当光的波长短到约100纳米时，一个光子所具备的能量就足以电离一个原子或分子而又不会把它们打碎，这个波段的光称为极紫外光。但是由于在科学实验中，需要探测的原子或分子数量可能非常少，存在时间也非常短，普通的极紫外光源无法满足这一需求，因此必须要有高亮度的极紫外光源，即极紫外激光。“光源亮，微观世界可以看得更清楚；脉冲短，我们可以看到分子和原子在物理和化学变化中超快的过程。”中科院大连化学物理研究所副所长杨学明院士说。

最亮的“闪光灯”、最快的“快门”，能让分子、原子“无处遁形”

极紫外激光能电离几乎所有组成普通物质的原子和分子，因此，极紫外激光也无法在普通物质中产生和放大，只能在“特殊物质”中产生，这个“特殊物质”就是脱离原子核而单独存在的自由状态的电子。

根据电动力学原理，加速运动的电子会向外辐射电磁波，振荡的电子辐射电磁波能力非常强。常用的无线信号，无论是电视还是手机，都是通过驱使电子在天线里来回振荡发射电磁波。

“大连光源”由加速器、波荡器和光束线站三部分构成。先由时间宽度为几个皮秒的脉冲激光（驱动激光）在光阴极上打出一簇高密度的脉冲电子，再利用直线加速器将这个脉冲电子束加速到3亿电子伏特的能量，电子的速度与光速非常接近。另一束皮秒或者相近时间宽度的强激光（种子激光）照射在这个高能电子束上，电子束中的电子在种子激光的作用下，就会按照激光的波长在空间重新分布（调制），然后让被调制的电子束继续穿越一系列周期性变化的磁场。电子在周期性磁场中就会一边以光速向前飞行，一边左右摆动，向前辐射出光线。途中各处发射的光会叠加增强，同时电子自身辐射的光也在调制电子自己的空间分布，从而使得电子更加强烈地辐射光线，适当地选择周期性磁场的强度，就会使得种子激光中的某个谐波成分按照前述方式急剧地自激放大并达到饱和，从而输出极紫外激光。

“‘大连光源’有最亮的‘闪光灯’，峰值功率的亮度比太阳光高100亿倍的100亿倍，有最快的‘快门’，出光长度能达到飞秒（1飞秒等于一千亿分之一秒）、皮秒，不但能让分子、原子‘无处遁形’，还能给它们‘拍电影’，将物理化学反应的全过程动态记录下来。”上海应用物理研究所所长赵振堂用一连串的比喻来说明“大连光源”的大用场。

应用广泛，有助于理解雾霾形成的机理

“大连光源”采取了一系列先进技术，包括引入双馈入电子直线加速管、楔形波荡器技术等，自行设计和搭建的驱动激光的整形系统及其稳定性达到了国际先进水平。项目在两年的时间里完成了基建工程以及主体光源装置的研制，3个月内调试成功，创造了我国同类大型科学装置建设的新纪录。中国科学院副院长王恩哥院士认为，“‘大连光源’建成出光，成为我国大科学工程的又一成功范例，将为我国的科技事业注入新的活力。”

“作为一套真正的用户装置，‘大连光源’将成为一个面向全世界的研究平台。”杨学明表示。建成以后，“大连光源”将成为当今世界上在极紫外波段最强的自由电子激光，因此是研究与原子分子过程相关的物理和化学科学问题的利器。“大连光源”综合实验装置还以极紫外相干光源为依托，配套研制了一系列具有国际先进水平的，用于研究与燃烧、大气以及洁净能源相关的物理化学过程的实验站，使得该装置成为相关研究领域的在国际上不可替代的研究平台。

据了解，“大连光源”在燃烧化学、极紫外光光刻、生物分子结构及动力学、大气雾霾化学等领域应用广泛。“以大气雾霾为例，大气中的化学物质与水分子作用后，形成分子团簇，这些团簇在生长过程中吸附各种污染物分子，生长为较大的气溶胶颗粒，并逐渐成长为雾霾。利用‘大连光源’的极紫外软电离技术，就可以研究雾霾的生长过程，从根本上理解雾霾形成的机理，为大气污染防治提供科学依据。”大连化学物理研究所研究员张未卿表示。

转自【人民日报】大连光源，能给原子拍视频（http://www.cas.cn/cm/201701/t20170117_4588436.shtml）

扩展阅读：

1.   [中国科学院官网] ？ 上海光源

2.     [官方微信中科院之声] ？ “上海光源”：照亮我国基础研究

3.     [官方微信中科院之声] ？ “十二五”丨上海光源国家重大科学工程

4.     [中国科学院官网] ？ 合肥光源：“神奇之光”再创辉煌

5.     [中国科学院官网] ？ 合肥光源：照亮未知世界的神奇之光

6.     [中国科学院官网] ？ 大连光源： 给分子原子“拍电影”

7.     [中国科学院官网] ？ 中科院成功研制世界最亮极紫外自由电子激光装置“大连光源”

8.     [中国科学院高能物理研究所官方微博] ？ 关于同步辐射

9.     [中国科学院官网] ？ 超强超短激光驱动的小型化自由电子激光新概念研究获进展

10. [中国科学院上海光学精密机械研究所官网] ？ 上海光机所超强超短激光成功产生反物质

相关链接：

1.     光子科学中心：http://ssrf.sinap.ac.cn/

2.     合肥光源：http://www.nsrl.ustc.edu.cn/

3.     大连光源：http://www.dicp.cas.cn/