近日，合肥先进光源预研方案通过中科院主导的专家论证。作为合肥综合性国家科学中心的重要战略性部署项目，合肥先进光源将成为我国人才汇聚和培养、技术创新及辐射的核心基地之一。什么是合肥先进光源？为何要建合肥先进光源？合肥先进光源有什么用？记者带着这些疑问，日前专访了中国科学技术大学国家同步辐射实验室主任陆亚林。
“神奇之光”照亮未知世界
光无处不在，并且与人类生活密不可分，它是人类观察和研究大自然最重要的工具。简单梳理一下光的研究历程，可以看出白炽灯光、X光、激光、同步辐射等新型光源的出现，对现代科技产生了深远影响。
“简单地说，同步辐射就是一种光。”陆亚林介绍，以光速运动的高能电子，在磁场中转弯时，沿轨道切线方向所发出的电磁辐射（即发“光”），就是同步辐射。 1947年，美国科学家发现，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。陆亚林笑着说，对于同步辐射，有一个非常形象的比喻：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，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，就是从绕圈的电子中被“甩”出来的能量。
在中科大西区西南角，有一个特别显眼的“飞碟”形建筑，这就是我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，迎面可见一个醒目的六边形大型密闭墙体，“六边形”上方的屋顶犹如璀璨星空，地面上长短不一的管道穿梭其间，这是我国第一台专用同步辐射光源，被称为“合肥光源”。“同步辐射作为一种先进的光源，具有强度高、光斑小、频谱广、可任意选择波长等优点，在国家安全、能源、工程材料研究等方面发挥着关键的平台支撑作用。 ”陆亚林说。
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，“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。中科大校长、中科院院士包信和实现煤基合成气一步法高效生产烯烃，中科大化学系俞书宏教授成功制备人工珍珠母，这些《科学》刊发的顶级成果无不与“合肥光源”相关。
成果多次刊发在国际顶级期刊，夺得国家科技进步奖一等奖，推动新能源汽车等众多战略性新兴产业发展……从1983年国家同步辐射实验室成立，到1989年 “合肥光源”发出第一束“神奇之光”，再到2015年“合肥光源”性能提升到准三代水平，30多年来，“合肥光源”犹如超高显微“眼睛”，透视着神奇的微观世界，推动了我省科技和产业的跨越发展。
“无光不亮”瞄准先进光源
今年2月，合肥综合性国家科学中心正式揭牌，标志着我省在全国创新发展大格局中占据了重要地位，成为代表国家参与全球科技竞争与合作的重要力量。“光源是合肥综合性国家科学中心的关键基础设施，综合科学中心‘无光不亮’。”陆亚林表示，国际上主要发达国家均已出台第四代衍射极限同步辐射光源发展计划，科技和产业发展迫切要求合肥建设更为先进的同步辐射光源。
同步辐射光源按照能量范围，可分为高能、中能、低能三类。不同电子能量的光源，有着各自占优势的同步辐射光谱范围。其中，中高能光源擅长高能光子的科学应用，中低能量光源则更适合于软X射线-真空紫外-红外的较低能量光子的科学应用。目前，中国大陆运行和在建共3个同步辐射装置，分别为“合肥光源”“北京光源”“上海光源”。
“‘北京光源’是高能光源，‘上海光源’是中能光源，‘合肥光源’则属于低能光源，三者实现了优势互补。 ”陆亚林介绍，现有的“合肥光源”按照2.5代光源水平进行参数设计，经过一年的试运行和一年的正式运行，目前运行水平已达到三代水平，可以说是历史上最好的运行和开放水平。去年，国家同步辐射实验室依托“合肥光源”共发表论文195篇，其中高质量论文44篇。今年以来，随着“合肥光源”性能的提升，该实验室源源不断地涌现了更多原始创新成果，仅上半年，发表的高质量论文就已达到了去年全年的总量。
“低能同步辐射光源是研究电子、原子、分子、声子等粒子（准粒子）之间关联效应等科学问题的最有力工具，能够解决制约能源、量子信息材料等产业的基础科学问题，促进相关产业实现跨越式发展。 ”陆亚林说，随着科技和产业的发展，当前“合肥光源”已不能满足更长远的研究需求，《国家重大科技基础设施建设中长期规划（2012-2030年）》明确提出建设高性能低能量区同步辐射光源。“新的国家战略和合肥综合性国家科学中心的扬帆起航，给同步辐射事业发展提供了新的历史机遇。 ”陆亚林坦言，中科大和安徽都必须抓住这个难得的发展机遇。
正在规划建设的合肥先进光源，将是世界上位于中低能区、具有最高亮度和唯一全辐射谱段空间相干性的新型第四代光源。陆亚林透露，合肥先进光源的储存环周长将达到500～700米，可同时容纳60～70个实验线站，并将集成与相干性密切关联的系列先进测量技术，为量子信息与量子材料、能源与环境、物质科学、生命科学、物质与生命交叉等领域前沿研究带来前所未有的科学机遇。
“毫无疑问，合肥先进光源将是合肥综合性国家科学中心最重要的组成部分和最耀眼的大科学装置。”陆亚林信心十足地说。
“光源集群”催生新兴产业
“不能仅仅满足于建一个更先进的大科学装置，而要打造一个世界一流的先进光源装置集群。 ”陆亚林告诉记者，他有一个 “胆大而又宏伟”的计划和梦想，那就是通过打造合肥先进光源装置集群，能够带动若干研发中心建设，培育众多高水平科学家和技术人员，攻克一系列核心技术，催生一大批高新技术企业及战略性新兴产业。
“市场上卖人参的有很多，但到底是一年生的还是两年生的，到底是人工培育的还是野生的，营养成分究竟有何不同，先进光源光谱分析可以提供更加全面准确的评估标准。 ”陆亚林举例说。当前，在量子功能材料领域，实验研究尚处于起步阶段，利用合肥先进光源辅助进行深层机制研究，有望实现重大突破。基于合肥先进光源的软X射线谱学和成像技术，可以解决纳米电子器件技术的研发问题，推动新一代信息产业发展。利用高亮度、宽谱带等特性带来的多种光谱技术，在分子原子尺度上选择性地表征中药成分的化学形态、价态配位、代谢过程等信息，可以有效研究中药的药理机制和毒效机制，推动我国中医药研究。筹建一整套基于加速器的辐射检测及治疗装置，可以推动我国辐射放射医疗产业提升到新高度。在科学仪器研制方面，伴随先进光源建设，也将会催生一系列世界先进的仪器设备。
目前，国家同步辐射实验室拟在先期完成太赫兹、红外自由电子激光器预研基础上，规划建设太赫兹、红外、软X射线自由电子激光装置集群，并在先进加速器、光束线与实验站等方面加速关键技术攻关步伐。“计划五年内完成合肥先进光源预研并获得国家立项，十年内最终建成由合肥先进光源以及太赫兹、红外、软X射线自由电子激光组成的先进光源装置集群，形成最具特色、世界级的光子科学中心。 ”陆亚林表示。
