同步輻射國家實驗室

同步輻射國家實驗室

國家同步輻射實驗室位於安徽合肥中國科技大學西校園中,是由國家計委批准建設的中國第一個國家級實驗室。

同步輻射國家實驗室

基本概況

國家同步輻射實驗室建有中國第一台以真空紫外和軟X射線為主的專用同步輻射光源。其主體設備是一台能量為800MeV、平均流強為100~300mA的電子儲存環,用一台能量200MeV的電子直線加速器作注入器。來自儲存環彎鐵和扭擺磁鐵的同步輻射特徵波長分別為2.4nm和0.5nm。
國家同步輻射實驗室一期工程於1984年11月20日破土動工,1989年建成出光,1991年12月通過國家驗收,總投資8,040萬元人民幣。1999年國家又投資11,800萬元人民幣進行國家同步輻射實驗室二期工程建設,2004年12月二期工程通過國家驗收。
同步輻射是一種強度大、亮度高、頻譜連續、方向性及偏振性好、有脈衝時間結構和潔淨真空環境的優異的新型光源,可套用於物理、化學、材料科學、生命科學、信息科學、力學、地學、醫學、藥學、農學、環境保護、計量科學、光刻和超微細加工等眾多基礎研究和套用研究領域。
國家同步輻射實驗室現建有X射線光刻、紅外與遠紅外、高空間分辨X射線成像、X射線衍射與散射、擴展X光吸收精細結構、燃燒、X射線顯微術、原子與分子物理、真空紫外分析、表面物理、軟X射線磁性圓二色、光電子能譜、真空紫外光譜、光聲與真空紫外圓二色光譜、光譜輻射標準與計量等15條光束線和相應的實驗站。
國家同步輻射實驗室亦是一個向國內外用戶開放的國家級共用實驗室。

歷史沿革

預研製階段(1977~1981)
20世紀70年代末,中國科學技術大學在國內率先提出建設電子同步輻射加速器。
1977年,同步輻射裝置的建造列入全國科學技術發展規劃。
1978年春,中科院決定成立以中國科學技術大學為主的同步輻射加速器籌備組,並於當年三月在合肥召開了第一次籌備工作會議,討論了我國建造電子同步輻射加速器的初步方案,象徵著我國同步輻射事業的正式啟動。
在隨後幾年的預研製過程中,工程人員製成了一段30MeV的電子直線加速器、一塊彎轉磁鐵、一塊四極磁鐵及一個儲存環的超高真空系統,以及物理設計,取得了良好的結果和第一手的經驗,為後面的工程打下了堅實的基礎。
1981年10月,中科院在合肥召開了“合肥同步輻射裝置預研製及物理設計審定會”,會議認為合肥同步輻射裝置已基本進入工程的條件。
國家同步輻射實驗立項建設(1983~1991)
1983年,國家計委以計科1983年470號文《關於建設國家同步輻射實驗室的復函》批准了在中國科學技術大學籌備國家同步輻射實驗室,國家同步輻射實驗室正式立項。這是國家計委批准建設的我國第一個國家級實驗室。
1984年,國家計委以計科(外)1984年2033號文《關於合肥同步輻射實驗室擴初設計的批覆》批准了該工程的主體工程建設規模為建造一台能量為8億電子伏的同步輻射光源及相應的實驗設施,總投資5990萬元(含350萬美元),並列入按合理工期組織施工的國家重點項目。
國家計委批准的國家同步輻射實驗室擴初設計中確定了電子儲存環的能量為800MeV、平均流強為100~300mA,用一台能量為200MeV、脈衝流強為50mA的電子直線加速器作為注入器。並明確與加速器建設的同時,建造5條光束線及5個實驗站,它們分別是:光電子能譜光束線實驗站、分時光譜光束線實驗站、軟X射線顯微術光束線實驗站、X射線光刻光束線實驗站。
1988年,國家同步輻射實驗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裝就位並經過局部和分系統的調試,同年4月開始聯調,25日開始注入儲存環,僅經過23小時便得到第一個儲存束流;1989年光束線實驗站開始安裝,1991年8月完成所有光束線實驗站的安裝調試工作,同年9月開始用同步光進行調試,並開展實驗研究工作。
1991年12月22日至23日,由國家科委組織,王淦昌任主任的鑑定委員會對合肥同步輻射加速器及光束線實驗站進行技術鑑定。鑑定委員會認為由我國自行設計、研製建成的合肥同步輻射加速器的主要性能指標已達到國際上同類加速器的先進水平,已建成的五條同步輻射光束線和五個實驗站的主要性能指標已基本達到國際水平。
1991年12月26日,國家同步輻射實驗室工程順利通過了國家計委組織的國家驗收。國家驗收委員會高度評價國家同步輻射實驗室工程的建設者們圓滿地完成了工程建設任務。
二期工程建設(1998年~2004年)
1994年2月,由錢臨照、唐孝威兩位院士發起,王淦昌謝希德謝家麟、馮端、盧嘉錫等34位院士聯合向有關部門提出《關於集中力量全面建設、充分利用合肥國家同步輻射光源的建議》,中國科技大學也正式向國家有關部門提出建造國家同步輻射實驗室二期工程(簡稱二期工程)的申請。
1996年,國家科技領導小組批准二期工程作為“九五”的首批國家重大科學工程項目之一啟動。國家計委分別以計科技1997年557號文和1503號文對二期工程項目建議書和可行性研究報告批覆中國科學院,同意以中國科技大學為依託建設“國家同步輻射實驗室二期工程”國家重大科學工程項目,總投資11,800萬元人民幣。1999年4月15日,國家發展計畫委員會以計投資1999年416號文《國家計委關於國家同步輻射實驗室二期工程開工建設的批覆》同意二期工程開工建設。
二期工程的技術目標是:在充分保證機器主體長期、可靠、穩定運行,大幅度提高光源積分流強、亮度和穩定性的基礎上,新建1台波盪器插入元件,增建8條新光束線和相應8個實驗站。竣工後,合肥光源的潛力得到更充分的發揮,將作為性能優秀、穩定可靠、部分指標相當先進的中低能區同步輻射光源,長期處於國際上同類裝置的一流水平。
2003年11月,合肥光源首次滿能量儲存300mA束流;2004年3月~5月,中科院組織專家組對加速器、光束線的大多數項目進行測試。同年5月,中科院組織對工程進行工藝鑑定。
2004年12月14日,國家發展和改革委員會委託中國科學院對二期工程進行國家驗收。國家驗收委員會認為國家同步輻射實驗室通過二期工程建設,提高了裝置技術水平,擴大了實驗套用領域,基本完成了國家發展和改革委員會(原國家計委)批准的建設目標。國家驗收委員會一致同意二期工程通過國家驗收。

科研成果

1992年國家同步輻射裝置及光束線實驗站獲中科院科技進步特等獎;
1995年國家同步輻射裝置及光束線實驗站獲國家科技進步一等獎;
2000年六萬高斯超導扭擺磁鐵及XAFS光束線、站獲中科院科技進步二等獎;
1994年(1995年7月批准)聚醯亞胺襯底的軟X射線透射光柵獲安徽省高校科技進步獎三等獎。

組織機構

國家同步輻射實驗室理事會:
理 事 長:何多慧
副理事長:王東進
成 員:何多慧 王東進 裴元吉 張允武 劉祖平 付紹軍 盛六四
國家同步輻射實驗室主任:
主 任:吳自玉
院 士:何多慧
副 主 任:董賽 李為民 田揚超

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