北京這個“放大鏡”，有90個足球場那么大！
發(fā)布時間：
2025-09-01 15:42
從懷柔科學城高空俯瞰，一座形狀很像手持放大鏡的建筑格外顯眼，它就是國家重大科技基礎設施高能同步輻射光源（HEPS）。
△ 高能同步輻射光源
大國重器形似“放大鏡”
懷柔科學城位于雁棲湖畔。北青報記者注意到，在高能同步輻射光源園區(qū)內(nèi)有三棟主體建筑，未來感十足。從沙盤上可以直觀地看到，建筑整體外形酷似一個放大鏡，“手柄”位置是綜合實驗樓和用戶服務樓，“鏡框”位置則是光源裝置區(qū)域。
據(jù)中國科學院高能物理研究所研究員、高能同步輻射光源工程總指揮潘衛(wèi)民介紹，建筑占地976畝，相當于90個足球場大小。放大鏡的“鏡框”是一個環(huán)形建筑，周長1300多米，如果沿著外環(huán)道路步行需要二三十分鐘，“工作人員為了提高工作效率，在光源裝置實驗大廳里有時會騎自行車代步。”
據(jù)了解，高能同步輻射光源是我國“十三五”期間優(yōu)先建設的國家重大科技基礎設施。設施建成后可更好地滿足航空航天、能源環(huán)境、生物醫(yī)藥等前沿科學和工程應用等領域的研究需求，成為國際領先的高能同步輻射光源實驗平臺。
△ 高能同步輻射光源
成功發(fā)出“第一束光”
據(jù)介紹，高能同步輻射光源項目于2019年6月啟動建設，建設周期6年半。建成后，它將成為世界上設計亮度最高的第四代同步輻射光源，也是中國第一臺高能同步輻射光源。
5年多來，該項目不斷取得階段性成果。2021年6月28日，第一臺科研設備安裝；2023年3月14日，直線加速器滿能量出束；2024年7月1日，儲存環(huán)全環(huán)貫通進入聯(lián)調(diào)階段。截至目前，加速器和第一批光束線站的建設已完成。
2024年10月12日成功發(fā)出“第一束光”。當晚，高能同步輻射光源常務副總指揮董宇輝帶領團隊將一張橙色膠片掛在出光口，他們調(diào)整好膠片位置后走出實驗站，關閉防輻射門，按下按鈕，打開光閘。
關閉光閘，實驗站門上的指示燈由紅色的“禁止進入”變成綠色的“允許進入”。團隊人員再次走進實驗站時，橙色膠片上出現(xiàn)一塊邊緣整齊的黑斑。這就是高能同步輻射光源發(fā)出的第一束光留下的印跡，董宇輝也在上面記錄了此珍貴的時刻：“2024.10.12 21：30”“曝光0.1s（秒）”。
潘衛(wèi)民告訴北青報記者，由于裝置發(fā)出的光不是可見光，所以人眼無法直觀感受到它的存在，“同步輻射光源相當于一個巨型X光機，可以檢測到航天材料在加工和服役過程中有沒有裂痕，也可以看到細胞分子結(jié)構(gòu)。”
南京拓展科技為“國之重器”獻力
由南京拓展科技承建的隧道環(huán)境試驗系統(tǒng)是高能同步輻射光源驗證裝置（HEPS-TF）的基礎設施，它將為HEPS-TF關鍵技術的研究提供必不可少的實驗環(huán)境和場地。該項目系統(tǒng)的建設實施，是對我司超高精度恒溫恒濕潔凈系統(tǒng)建設能力及技術研發(fā)專業(yè)性實力的認可。
本系統(tǒng)的技術特點是高精度溫控以及溫度波動模擬，可為“北京光源”后期主體隧道環(huán)境建設提供有效數(shù)據(jù)支撐。
本系統(tǒng)最高溫度波動度可達到±0.01℃，為實驗數(shù)據(jù)的驗證提供可靠保障。
本系統(tǒng)還可以實現(xiàn)±0.1℃~±3℃的溫度波動模擬，通過溫度波動模擬可驗證溫度精度對實驗結(jié)果的影響。
未來將進入開放共享階段
時至今日，我國的同步輻射光源已發(fā)展了近40年，從第一代的北京正負電子對撞機上兼用的北京同步輻射裝置、第二代專用的合肥光源、第三代的上海光源，發(fā)展到了第四代的高能同步輻射光源。
為什么需要第四代高能同步輻射光源？潘衛(wèi)民解釋，每一代的亮度指標都有提升，第一代光源在2003年解析了SARS病毒的分子結(jié)構(gòu)，第四代將要“照亮”的是納米級、更加復雜的微觀世界。“要看到物質(zhì)里的細節(jié)，很重要的一點就是要有足夠亮的光。光越亮意味著探測的信噪比越高，精度越高，探測速度也越快。第四代同步輻射光源發(fā)光的亮度，是照胸片X光機的十萬億倍。”潘衛(wèi)民表示，目前研究人員已經(jīng)利用高能同步輻射光源發(fā)出的“第一束光”開展了相關實驗，“觀察到的樣品更清晰，一些航天材料的裂紋明顯比用其他光源要判斷得更加清楚。”
從提供X光能量的角度，同步輻射光源主要有三個能區(qū)，低能、中能和高能光源。高能同步輻射光源首期建設14條用戶光束線站和1條測試線站。其中，硬X射線成像線站（HXI）是特色線站之一，可提供高空間相干的高能X射線。
據(jù)介紹，初步實驗結(jié)果表明，與常規(guī)光源對比，HXI線站的光穿透更深、分辨率更高，靈敏度顯著提高，可檢出的裂紋顯著增加，成像的對比度也大大提高。HXI線站可實現(xiàn)此前難以兼得的，強穿透且高靈敏度、大視場且高分辨X射線成像，將為航空航天工程材料研究、全腦介觀3D成像等前沿領域提供強有力的科研支撐。
今年3月27日，高能同步輻射光源宣布啟動帶光聯(lián)調(diào)。截至目前，已完成了4輪帶光聯(lián)調(diào)工作，多條光束線站開展特色樣品實驗，下一步將繼續(xù)開展調(diào)試工作，最終實現(xiàn)項目驗收指標，進入開放共享階段。
部分內(nèi)容來源：《北京青年報》（2025年06月20日 第 A03 版）
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