AR看科技之二：走進合肥先進光源

合肥先進光源（HALF）是基于衍射極限儲存環(huán)的第四代同步輻射光源，其發(fā)射度及亮度指標的設(shè)計目標為世界第一，建成后將是全世界最先進的衍射極限儲存環(huán)光源。

（圖片來源：百度百科）

我們?yōu)槭裁匆ㄔO(shè)先進光源呢？人眼所能分辨的最小長度大概為0.1毫米，我們?nèi)搜壑阅芸吹轿矬w是因為可見光照射到物體上通過反射使光線聚焦在我們的視網(wǎng)膜上，這樣我們的眼睛就看到了物體，但是如果我們要觀察的物體非常微小，小到小于可見波的波長，可見波照射到物體上時無法產(chǎn)生反射就更無法看清微小的物體了。所以當我們想要觀察微觀物體時，短波長的光源是必要的。

其實光的本質(zhì)是一種處于特定頻段的光子流。光源發(fā)出光，是因為光源中電子獲得額外能量。如果能量不足以使其躍遷到更外層的軌道，電子就會進行加速運動，并以波的形式釋放能量。不同波長的光有著不同的用途，因此為了探究微觀材料，我國科學(xué)家研制出了同步輻射光源，同步輻射光源簡單的來說就是一臺大型的X光機，它所發(fā)射出來的光的波長才能讓我們?nèi)パ芯坎牧系奈⒂^結(jié)構(gòu)，為材料科學(xué)、能源環(huán)境、醫(yī)藥環(huán)境等的基礎(chǔ)和營運研究提供重要支撐。

如此重要的科學(xué)裝置是怎么運轉(zhuǎn)的呢？先進光源共有三個主要部件，分別是直線加速器、儲存環(huán)以及光束線試驗站。知道了它的主要部件我們就一起來了解一下他分分別起到什么作用吧。

直線加速器，其作用是向電子儲存環(huán)提供所需的電子儲存束。電子槍產(chǎn)生的能量為10萬電子伏特的電子束，先被約長40米長的直線加速器加速到1.5億電子伏特能量，然后被注入到周長約為180米的增強器中，由增強器繼續(xù)加速到35億電子伏特，再經(jīng)過注入/引出系統(tǒng)注入到電子儲存環(huán)。這種把電子束加速到電子儲存環(huán)運行能量的注入器叫全能量注入器。整個注入過程必須通過一套專門設(shè)計的時序控制系統(tǒng)來“精確指揮”。

儲存環(huán)，電子儲存環(huán)是一個周長為432米的閉合環(huán)形高科技裝置，相當于一個學(xué)校400米環(huán)形跑道的操場，用來儲存35億電子伏特高能電子束。電子儲存環(huán)是同步輻射光源的主體與核心，其性能直接決定了同步輻射光源性能的優(yōu)劣。它由真空度為10-10毛的超高真空室、高精度磁鐵系統(tǒng)、高頻加速腔、高靈敏的束流探測儀器和控制系統(tǒng)等組成。高精度磁鐵系統(tǒng)是儲存環(huán)的主要部件，包括40臺二極偏轉(zhuǎn)磁鐵、200臺四極聚焦磁鐵和140臺六極色品磁鐵。

光束線試驗站，實驗站是科學(xué)家和工程師利用同步輻射光揭開科學(xué)秘密、開發(fā)高新技術(shù)產(chǎn)品的綜合科技平臺。在這里同步輻射光被“照射”到各種各樣的實驗樣品上，同時科學(xué)儀器紀錄下實驗樣品的各種反應(yīng)信息或變化，經(jīng)高速計算機處理后變成一系列反映自然奧秘的曲線或圖像。

合肥先進光源在國家各方面的需求非常多，包括能源產(chǎn)業(yè)鏈、糧食安全、國防安全等等。在產(chǎn)業(yè)方面的話，它也是創(chuàng)新能力的根基，推動產(chǎn)業(yè)的升級。比如信息通信領(lǐng)域，人們可以研究未來的量子器件，以及光刻工藝、新材料中的輕質(zhì)材料、生命健康等領(lǐng)域。

在未來，先進光源就是我們探索微觀世界的那盞最明亮的燈。