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  • 上海光源:能给蚂蚱触角拍X光片精度要求高过卫星发射

    来源:www.shuoshisheng.net 发布时间:2019-12-27
    作者:于蕾资料来源:中国青年报发布日期:2010年

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    上海光源:蚱蜢触角x光所需的精度高于国家重大科学项目核心建筑鹦鹉螺号卫星发射所需的精度。与外界的噪音相比,上海浦东张江高科技园区一座看起来像鹦鹉螺号的大型建筑周围非常安静。即使是一辆大型汽车,在新的宽门口沥青路上也看不到因为即使振幅超过0.3微米的轻微振动也会使当时进行的测试毫无用处。

    1月19日,这个名为上海同步辐射光源(以下简称“上海光源”)的神秘装置揭开面纱,正式通过国家检查,并向国内外公众开放。这是我国迄今为止最大的科学项目,也是第三代同步辐射光源,仅次于日本的SPIG-8、美国的APS和欧洲的ESRF,电子束能量居世界第四位。

    国家发改委副主任张萧蔷在验收会上热情洋溢世界上最先进的同步辐射装置的建设标志着中国主要科技基础设施发展的新阶段。随着上海光源工程等项目的开展,中国也拉开了十一五期间大规模科技建设的序幕。

    历史上,有三种新光源在促进人类文明方面发挥了革命性的作用。第一种是电光源,它消除了白天和夜晚的差异。第二种是x光光源,通过它,人类可以观察肉眼看不见的物体的内部和微观场。第三是激光光源,它在工业、通信、信息、国防、医疗和科学研究等极其广泛的领域发挥着重要作用。

    这种被科学界誉为第四次革命的同步辐射光源是什么样的神奇光,它将照亮一个前所未有的世界?

    可以用x光透视蚱蜢的触角吗

    在过去的几年里,中国科学院上海医学研究所研究员许慎一直期待着“上海光源”的正式开放。

    使用上海光源,他研究晶体结构的效率提高了几十倍。“过去做普通的x光衍射需要几天时间,但现在只需要大约20分钟,一些药物和以前看不见的目标之间的相互作用现在已经完全显现出来。”

    15年前提出建设“上海光源”的中国科学院院士杨付嘉描绘了一幅更加生动的画面:“如果这个光束线站拍摄一只活蚱蜢的x光照片,它可以清晰地看到蚱蜢触角内的小管和呼吸器官,这是传统x光机无法做到的。”

    "上海光源给国内结构生物学带来了跨越时代的飞跃!"研究员许慎说,他是过去唯一一个在这个领域做研究的人,因为有了这个平台,在过去的六个月里有四名海外专家叛逃,甚至一些没有在这个领域做研究的科学家也表现出极大的兴趣。许慎的纪律绝不是唯一跨越时代的纪律。

    “上海光源”刚刚投入使用,科研机构的应用如雪花般飞舞。继这盏在世界同步辐射领域声名鹊起的“魔灯”之后,科技界掀起了新一轮的科研热潮。

    “上海光源”目前共有7条光束线正式向国内外科研用户开放。7束光线中的每一束都配有一个实验站,供受试单位和专家进行科学实验。目前,“上海光源”已在101所研究机构和大学实施了432个用户主题,涵盖生命科学、材料科学和环境科学等十几个学科。上海光源光束线工程部主任肖体桥说:“这就像一个超级显微镜,可以被多个用户使用。”。“上海光源”发射不同波长的电磁波,从远红外线到硬x光。与可见光相比,这些“不可见光”具有更短的波长和更高的能量。当光照射到样品上时,会产生衍射、散射、折射、透射、吸收和其他现象。与物体的相互作用可以激发荧光和光电子,引起物体的激发、电离、碎裂和其他现象。科学家利用这些现象探索未知世界。

    肖铁桥表示,在此之前,中国已经拥有了第一代光源北京光谱仪,这是一台送往北京正负电子对撞机的两用机器。合肥国家同步辐射实验室属于第二代光源,是基于同步辐射专用储存环的专用机器。

    “上海光源”与第一代和第二代同步辐射光源相比,性能提高了一个数量级。以亮度为例,“上海光源”的亮度增加了1600倍。亮度的增加带来速度的提高。过去需要几天的实验结果,现在可能只需要几个小时甚至几分钟。

    ”以生命科学为例,生命科学已经进入后基因组时代,蛋白质科学已经成为各个发达国家的制高点。以蛋白质结构和功能为主要目标的结构基因组学研究,80%以上的工作需要在第三代同步辐射光源上进行,因此“上海光源”将成为我国生命科学前沿研究不可或缺的大型科学设施。”

    这只是“手术刀小试”的第一阶段。据专家估计,整个“上海光源”总共可以建设60条光束线,每条线上可以建设1-2个实验站。“每条光束线的投资相当于国家级重点实验室的规模。”

    "我们可以想象将来会有多少惊人的科学奇迹诞生在鹦鹉螺号上!"在验收会议上,一位科学家感受到了无限的情感。

    照亮科学工程自主创新之路的精度要求高于卫星发射。

    建造“上海光源”有多难?

    中国科学院上海应用物理研究所的李胡浩博士认为,实际上“上海光源”的工作原理在微观层面上有点像“发射卫星”即通过施加外力使电子在指定轨道上运行,精度要求比发射卫星高很多倍。

    "为了保持光束高度稳定,光源轨道的垂直稳定性必须控制在1微米以内。"李胡浩博士说,其中有许多令人不安的因素:在建基础的不均匀沉降、储存环隧道和实验大厅地板的变形和变形、储存环隧道内空气甚至冷却水的温度变化,以及各种意想不到或意想不到的振动源.

    "任何细节上的问题都不能保证实现这个“1微米以内”的目标."

    为确保设备安装无偏差,中国科学院上海应用物理研究所承担工程建设的技术人员分成不同的小组,每天早上8: 00至下午5: 00、下午5: 00至上午8: 00在项目现场均可见到。

    即使在严格控制的恒定室温25℃下,这些专家有时也会浑身出汗。一名工匠每天在432米的储物环安装现场走10多次,在一年半的时间里打碎了10双鞋。

    此外,超过100,000个信号点没有连接到错误的电缆。在通常需要2-3个月完成的国际工程过程中,“上海光源”只需要2周.在专家测试中,国内外同行一致认为“工程质量达到世界一流”。

    高难度、大规模的科学项目提高了我国的自主创新水平。据国家验收统计,该设备由中国最大的重大科研项目自主开发,超过70%,有效促进了中国相关高技术领域的发展,在世界同类第三代同步辐射光源中性价比最高,“照亮了中国自主科技创新之路”

    一个故事令人印象深刻。

    2006年底,“上海光源”项目管理部通过全球招标程序,向一家外国公司授予了一份真空内部波动器订单,该真空内部波动器是上海光源的主要发光组件,在中国不可用。订单计划于2008年年中交付。今年2月发生事故,外方建议推迟到今年6月交货,而整个上海光源工程将按计划于2009年4月完工!

    反抗。面对过去十年来世界上最先进的光源技术之一,研究小组决定进行独立的研究和开发。设计图纸的每一步、磁体块装配方案的确定、试生产模型和小样机都要经过严格的检验。2009年第三天,中国自主研发的第一台真空内波器问世。

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