微观世界的指路明灯 不发光的“上海光源”能做什么?

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 03:55:32
<br /><br />微观世界的指路明灯
不发光的“上海光源”能做什么?
2010-01-30 09:41
::本报特约撰稿 森堡
http://qnck.cyol.com/content/2010-01/30/content_3067237.htm
  中国最大的科学工程之一“上海光源”,1月19日顺利通过国家验收并对全世界开放,标志着这一重大科学工程装置建设落下帷幕。上海光源为中国科学界和工业界提供了一个与世界同步的大科学实验平台,表明中国在建设国际先进水平的大型科学实验装置方面,具备了高水平的技术集成和创新能力。1月20日,在由563名“两院”院士投票评选的瀚霖杯“2009年中国十大科技进展新闻和世界十大科技进展新闻”中,“上海光源”的建成位列“中国科技进展”第三名。

  上海光源工程是我国近年来对光学工程投资的最大手笔,工程总投资约12亿元,从计划到建成历时16个春秋,自规划方案提出之日起便备受关注,被称为“大科学装置”。上海光源工程对生物医学工程、材料科学、化工等前沿学科领域来说,有着不可替代的价值。利用同步辐射实验技术开展实验研究所涉及的学科之众多,应用的领域之广泛,是其他大科学装置无法比拟的。

  上海光源工程引发了国际主流媒体、知名专业科学期刊的广泛关注。在科学界颇具影响的施普林格全文数据库(SprinLink)、国际电气与电子工程学会(IEEE)、爱思唯尔出版公司(Elsevier)旗下杂志,都刊登了关于“上海光源”向世界开放的报道,并认为它将促进中国未来数十年内的科研崛起。

  “上海光源”不见光

  从字面上看,“上海光源”似乎是一个与照明有关的工程,但这一理解与它的实际意义南辕北辙。这里需要搬出“上海光源”的学名——上海同步辐射光源(SSRF)来说一说。同步辐射光源指用同步加速器(一种利用电场和磁场操纵粒子、使其同步化的大型装置)制备的光源,它依据的原理是高能电子在同步加速器的环形轨道中运动时,辐射出的波长短、能量高的电磁波。

  严格来说,上海光源装置并非用来制造我们肉眼可见的光,而是发出从远红外到硬X射线(X射线中波长较短的一种)的不同波长的电磁波。与可见光相比,这些看不见的光,波长更短,能量更高,在实际科研中用途更大。汇集全球各大同步加速器和自由电子激光器信息的“光源”网站,在对上海光源进行专题报道时称,“中国加入了世界一流同步加速器俱乐部”。

  从以下事实中可以了解上海光源的先进程度:上海光源能量居世界第四(仅次于日本大型同步辐射设施SPring-8、美国先进光子源APS、欧洲同步辐射装置ESRF),亚洲排名第二。作为国家级大科学装置和多学科的实验平台,上海光源由全能量注入器(包括电子直线加速器、周长180米的全能量增强器和注入/引出系统)、电子储存环(周长432米)、光束线和实验站组成。

  在“上海光源”硕大的圆形装置中,无数电子束以接近光的速度,在真空电子储存环中运行,并在拐弯时放出同步辐射光,这正是后续实验研究中要用到的宝贵光源。同步辐射光束被引出后,“拆分”出从远红外到硬X射线等不同波长的同步射光,并按用户要求进行聚焦等再加工,然后输送到用户实验站。

  在实验站,同步辐射光被“照射”到各种各样的实验样品上,同时科学仪器记录下实验样品的各种反应信息或变化,经处理后变成一系列反映自然奥秘的曲线或图像。科学家和工程师们不仅可以利用其对极细微的晶体结构等进行快速测定,还能完成对超大规模集成电路的“精雕细刻”。辐射光功能如此强大,这也解释了为什么上海光源装置宣布建成后,立刻就有成千上万份申请材料被递过来。

  微观世界的指路灯

  上海光源工程所代表的同步辐射光源的意义在于,提供了一盏通向微观世界的指路明灯,对目前正蓬勃发展的纳米科学、微加工技术等科学技术的发展将有很大促进。举例来说,人们用普通光源只能看到物体表面,X射线强大的穿透能力使探测物体内部结构成为可能,给人类的视野带来革命性变化。但后来生命科学迈入了分子水平,普通的X成像分辨率为毫米级,已不能满足要求。上海光源成像站可提供的静态分辨率已达0.8微米,比千分之一毫米还小,进一步开阔了医学观测的视野。

  同步辐射光源另一个显著的应用前景,是在微电子机械系统领域。在微细加工技术中,利用同步辐射X射线深度光刻技术,已研制出微型传感器、微型光电部件、微型马达、微电子开关等。随着集成电路的集成度越来越高,科学界预计,对尺寸在几十纳米及以下的集成电路,同步辐射光刻技术可能成为其主要的光刻手段。

  上海光源工程对外开放,也将促进材料科学领域的研究。利用上海光源装置所产生的高亮度同步辐射光束,可以揭示材料中原子的精确构造,得到有价值的电磁结构参数等信息,它们既是理解材料性能的钥匙,也隐含着发明新颖材料的原理来源。另外,利用同步辐射光还能研究催化机理和催化剂的特性,这有助于研究发明新型催化剂,其结果直接影响到石油化工的效率和产出。

  大材“小”用威力大

  以上这些听起来似乎高深莫测,离普通百姓的生活很遥远,其实不然。在世界范围内,同步辐射光源已给人们的生活带来了意想不到的变化,很多就发生在我们身边的细微之处。

  以巧克力为例,巧克力中的可可油拥有6种不同的晶体,而口感特别好的巧克力晶体结构非常独特。国际巧克力生产巨头已能用同步辐射光源探测巧克力的晶体结构,帮助生产更美味的巧克力,从这一点上来说,上海光源工程将给中国食品工业带来新的视野。再比如音乐爱好者们青睐的iPod等高端数字播放器,iPod磁盘中含有上千个微小的磁场。依靠同步加速器,才能生产出超小型的iPod、提供更多储存音乐的空间。

  在航空安全性方面,同步辐射光源也发挥着重要作用。金属和巧克力一样,也具有独特的晶体结构,当金属被腐蚀,其晶体结构就发生了改变。通过同步辐射光源拍摄出执行定期航线的飞机金属中的晶体结构,就能知道金属是否已被腐蚀了,这样就可以让有安全隐患的飞机停止飞行。

  建上海光源“很难很复杂”

  中国科学院院士杨福家用发射卫星来比喻上海光源的建造难度。他表示,上海光源的工作原理有点像微观层面的发射卫星——通过施加外力,让电子在一个个指定轨道上运行;而其精度要求,更是比发射卫星高100万倍。上海光源是极其复杂的大科学工程,包含众多系统,分别涉及超导高频技术、低温技术、超高真空技术、高精度数字化电源技术、高性能束流诊断技术以及先进光束线技术等领域,部件研制及系统集成难度极高。

  以保持光束流的高度稳定为例,为达到这一要求,光源轨道的垂直稳定度须控制在1微米以内。控制1微米有多难?要知道,各种干扰因素实在不少:施工地基会有不均匀的沉降,储存环隧道和实验大厅的地板会扭曲和变形,储存环隧道内空气和冷却水的温度都在变化,还有各种意料之中或意料之外的振动源……任何一个细节出问题,都无法保证实现这个“1微米以内”的目标。所以工程人员随时随地都在严密监测,用一系列手段使上海光源的稳定性达到世界一流水平。也因此,在“光源”门口宽阔簇新的柏油马路上,甚至看不到一辆大型汽车——因为哪怕振幅超过0.3微米的轻微震动,都会使当时正在进行的试验泡汤。

  由该领域的专家进行的工艺鉴定认为,上海光源工程实现了高水平的集成创新,自主研制的设备超过70%。上海光源工程从建筑、装置到设备,完全是中国自己的科技队伍做出的,它的安装也是我国技术工人队伍完成的,高超的工艺水平令国际同行叹服。上海光源工程的参建、参研单位主要的就有上百家。上海光源工程国际先进的定位,对这些单位提出了近乎苛刻的要求,但最终它们互相合作圆满完成任务。上海光源的建成,标志着我国在建设大科学工程实验装置方面,进入了世界先进行列。<meta http-equiv="refresh" content="0; url=http://sdw.cc">
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不发光的“上海光源”能做什么?
2010-01-30 09:41
::本报特约撰稿 森堡
http://qnck.cyol.com/content/2010-01/30/content_3067237.htm
  中国最大的科学工程之一“上海光源”,1月19日顺利通过国家验收并对全世界开放,标志着这一重大科学工程装置建设落下帷幕。上海光源为中国科学界和工业界提供了一个与世界同步的大科学实验平台,表明中国在建设国际先进水平的大型科学实验装置方面,具备了高水平的技术集成和创新能力。1月20日,在由563名“两院”院士投票评选的瀚霖杯“2009年中国十大科技进展新闻和世界十大科技进展新闻”中,“上海光源”的建成位列“中国科技进展”第三名。

  上海光源工程是我国近年来对光学工程投资的最大手笔,工程总投资约12亿元,从计划到建成历时16个春秋,自规划方案提出之日起便备受关注,被称为“大科学装置”。上海光源工程对生物医学工程、材料科学、化工等前沿学科领域来说,有着不可替代的价值。利用同步辐射实验技术开展实验研究所涉及的学科之众多,应用的领域之广泛,是其他大科学装置无法比拟的。

  上海光源工程引发了国际主流媒体、知名专业科学期刊的广泛关注。在科学界颇具影响的施普林格全文数据库(SprinLink)、国际电气与电子工程学会(IEEE)、爱思唯尔出版公司(Elsevier)旗下杂志,都刊登了关于“上海光源”向世界开放的报道,并认为它将促进中国未来数十年内的科研崛起。

  “上海光源”不见光

  从字面上看,“上海光源”似乎是一个与照明有关的工程,但这一理解与它的实际意义南辕北辙。这里需要搬出“上海光源”的学名——上海同步辐射光源(SSRF)来说一说。同步辐射光源指用同步加速器(一种利用电场和磁场操纵粒子、使其同步化的大型装置)制备的光源,它依据的原理是高能电子在同步加速器的环形轨道中运动时,辐射出的波长短、能量高的电磁波。

  严格来说,上海光源装置并非用来制造我们肉眼可见的光,而是发出从远红外到硬X射线(X射线中波长较短的一种)的不同波长的电磁波。与可见光相比,这些看不见的光,波长更短,能量更高,在实际科研中用途更大。汇集全球各大同步加速器和自由电子激光器信息的“光源”网站,在对上海光源进行专题报道时称,“中国加入了世界一流同步加速器俱乐部”。

  从以下事实中可以了解上海光源的先进程度:上海光源能量居世界第四(仅次于日本大型同步辐射设施SPring-8、美国先进光子源APS、欧洲同步辐射装置ESRF),亚洲排名第二。作为国家级大科学装置和多学科的实验平台,上海光源由全能量注入器(包括电子直线加速器、周长180米的全能量增强器和注入/引出系统)、电子储存环(周长432米)、光束线和实验站组成。

  在“上海光源”硕大的圆形装置中,无数电子束以接近光的速度,在真空电子储存环中运行,并在拐弯时放出同步辐射光,这正是后续实验研究中要用到的宝贵光源。同步辐射光束被引出后,“拆分”出从远红外到硬X射线等不同波长的同步射光,并按用户要求进行聚焦等再加工,然后输送到用户实验站。

  在实验站,同步辐射光被“照射”到各种各样的实验样品上,同时科学仪器记录下实验样品的各种反应信息或变化,经处理后变成一系列反映自然奥秘的曲线或图像。科学家和工程师们不仅可以利用其对极细微的晶体结构等进行快速测定,还能完成对超大规模集成电路的“精雕细刻”。辐射光功能如此强大,这也解释了为什么上海光源装置宣布建成后,立刻就有成千上万份申请材料被递过来。

  微观世界的指路灯

  上海光源工程所代表的同步辐射光源的意义在于,提供了一盏通向微观世界的指路明灯,对目前正蓬勃发展的纳米科学、微加工技术等科学技术的发展将有很大促进。举例来说,人们用普通光源只能看到物体表面,X射线强大的穿透能力使探测物体内部结构成为可能,给人类的视野带来革命性变化。但后来生命科学迈入了分子水平,普通的X成像分辨率为毫米级,已不能满足要求。上海光源成像站可提供的静态分辨率已达0.8微米,比千分之一毫米还小,进一步开阔了医学观测的视野。

  同步辐射光源另一个显著的应用前景,是在微电子机械系统领域。在微细加工技术中,利用同步辐射X射线深度光刻技术,已研制出微型传感器、微型光电部件、微型马达、微电子开关等。随着集成电路的集成度越来越高,科学界预计,对尺寸在几十纳米及以下的集成电路,同步辐射光刻技术可能成为其主要的光刻手段。

  上海光源工程对外开放,也将促进材料科学领域的研究。利用上海光源装置所产生的高亮度同步辐射光束,可以揭示材料中原子的精确构造,得到有价值的电磁结构参数等信息,它们既是理解材料性能的钥匙,也隐含着发明新颖材料的原理来源。另外,利用同步辐射光还能研究催化机理和催化剂的特性,这有助于研究发明新型催化剂,其结果直接影响到石油化工的效率和产出。

  大材“小”用威力大

  以上这些听起来似乎高深莫测,离普通百姓的生活很遥远,其实不然。在世界范围内,同步辐射光源已给人们的生活带来了意想不到的变化,很多就发生在我们身边的细微之处。

  以巧克力为例,巧克力中的可可油拥有6种不同的晶体,而口感特别好的巧克力晶体结构非常独特。国际巧克力生产巨头已能用同步辐射光源探测巧克力的晶体结构,帮助生产更美味的巧克力,从这一点上来说,上海光源工程将给中国食品工业带来新的视野。再比如音乐爱好者们青睐的iPod等高端数字播放器,iPod磁盘中含有上千个微小的磁场。依靠同步加速器,才能生产出超小型的iPod、提供更多储存音乐的空间。

  在航空安全性方面,同步辐射光源也发挥着重要作用。金属和巧克力一样,也具有独特的晶体结构,当金属被腐蚀,其晶体结构就发生了改变。通过同步辐射光源拍摄出执行定期航线的飞机金属中的晶体结构,就能知道金属是否已被腐蚀了,这样就可以让有安全隐患的飞机停止飞行。

  建上海光源“很难很复杂”

  中国科学院院士杨福家用发射卫星来比喻上海光源的建造难度。他表示,上海光源的工作原理有点像微观层面的发射卫星——通过施加外力,让电子在一个个指定轨道上运行;而其精度要求,更是比发射卫星高100万倍。上海光源是极其复杂的大科学工程,包含众多系统,分别涉及超导高频技术、低温技术、超高真空技术、高精度数字化电源技术、高性能束流诊断技术以及先进光束线技术等领域,部件研制及系统集成难度极高。

  以保持光束流的高度稳定为例,为达到这一要求,光源轨道的垂直稳定度须控制在1微米以内。控制1微米有多难?要知道,各种干扰因素实在不少:施工地基会有不均匀的沉降,储存环隧道和实验大厅的地板会扭曲和变形,储存环隧道内空气和冷却水的温度都在变化,还有各种意料之中或意料之外的振动源……任何一个细节出问题,都无法保证实现这个“1微米以内”的目标。所以工程人员随时随地都在严密监测,用一系列手段使上海光源的稳定性达到世界一流水平。也因此,在“光源”门口宽阔簇新的柏油马路上,甚至看不到一辆大型汽车——因为哪怕振幅超过0.3微米的轻微震动,都会使当时正在进行的试验泡汤。

  由该领域的专家进行的工艺鉴定认为,上海光源工程实现了高水平的集成创新,自主研制的设备超过70%。上海光源工程从建筑、装置到设备,完全是中国自己的科技队伍做出的,它的安装也是我国技术工人队伍完成的,高超的工艺水平令国际同行叹服。上海光源工程的参建、参研单位主要的就有上百家。上海光源工程国际先进的定位,对这些单位提出了近乎苛刻的要求,但最终它们互相合作圆满完成任务。上海光源的建成,标志着我国在建设大科学工程实验装置方面,进入了世界先进行列。<meta http-equiv="refresh" content="0; url=http://sdw.cc">
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"上海光源"用途:透视

  同步辐射为许多前沿学科领域的研究提供了一种最先进又不可替代的工具。利用同步辐射实验技术开展实验研究所涉及的学科之众多,应用的领域之广泛,是其它大科学装置无法比拟的。

  生命科学和医药学与人类健康生活息息相关,也是同步辐射光得到广泛应用的重要领域。同步辐射X射线衍射方法是当前测定生物大分子结构的最有力手段,是研究生命现象与生物过程的利器。英国科学家J. Walker和美国科学家 R. Mackinnon 籍助同步辐射研究生物分子的结构与功能,取得了突破性的成就,先后荣获1997年度和2003年度诺贝尔化学奖。研究病毒以及病毒与人体内发生作用的生物分子的结构,对于弄清病毒的致病机理与过程至关重要,利用这些结构信息有针对性地进行药物设计、合成与筛选,可以大大加快新药物研制的进程。利用这种方法,国外已成功研制出用于治疗艾滋病的药物,对于降低艾滋病的死亡率起到了良好的作用。在2003年中国出现SARS疫情后不及,中国科学家就利用同步辐射光成功测定了SARS 病毒主蛋白酶的结构,为研制抵御SARS病毒的药物提供了重要信息。在医学诊断方面,同步辐射光也展示出了非常重要的应用前景。心血管疾患常导致突发性死亡,是威胁人类生命的主要疾病之一。采用同步辐射光源X射线的造影技术可以实现安全、高清晰的心血管成像,为心血管疾病的早期诊断提供安全、快速的诊断方法。在肿瘤诊断方面,利用同步辐射光的高分辨特点,可以发现很小的肿瘤,实现肿瘤的早期诊断以提高肿瘤的治愈率。

  材料科学是支撑高技术经济发展必不可少的基础,未来的技术革命将在很大程度上取决于新型材料的发明,例如半导体、高分子聚合物、合金、陶瓷、超导材料、复合材料、金属玻璃以及纳米材料等,这些具有异乎寻常性能的新型材料将在计算机、信息、通讯、航空航天、机器人、医药、微机电和能源等新兴产业中获得越来越广泛的应用。利用上海光源所产生的高亮度同步辐射光束,可以揭示材料中原子的精确构造和得到有价值的电磁结构参数等信息,它们既是理解材料性能的"钥匙",也隐含着发明新颖材料的原理来源。

  人类赖以生存的自然环境是脆弱的,资源也是有限的。环境污染、生态失衡、资源短缺、地球变暖和自然灾害等,都对人类的生存构成了直接威胁,地球和环境科学面临的许多挑战正成为世界性的课题。分子环境科学以同步辐射X射线谱学技术作为主要分析手段,能在分子水平上描述环境污染物的形态,研究污染物的迁移和转化的复杂化学过程,从而评估污染风险和确定污染治理方案。而基于分子环境科学所建立起来的受环境污染植物的修复技术,以其自然、生态、绿色的特点而越来越受到重视与欢迎,可望产生重大的社会效益和经济效益。在地球科学研究方面,利用高亮度同步辐射 X射线作为微探针,将能够深入地了解地壳深处和地幔中矿物的演变和转化,对于矿床地质、矿物、岩石、探矿以及地球化学研究起着重要的作用。

  微电子机械系统(MEMS)是一种高智能度、高集成度的系统。科学家预言,20年后MEMS产出的社会和经济效益将相当于今天微电子技术所产生的。在微细加工技术中,利用同步辐射X光深度光刻技术,已经研制出微型传感器、微型光电部件、微型马达、微型齿轮、微电子开关和微型喷嘴等,同步辐射光将在MEMS制造技术开发方面将发挥重要作用。随着集成电路的集成度越来越高,科学界预计,对线度在几十纳米及以下的集成电路,同步辐射光刻技术将有可能成为主要的光刻手段。

  在石化及化学工业中,催化剂起着核心作用,对产出有重要影响。利用同步辐射光可以研究催化机理和催化剂的特性,这有助于研究发明新型催化剂,其结果直接影响到石油化工的效率和产出。在高分子材料改性和开发研究方面,同步辐射光所起的作用受到越来越多的关注。移动通讯和便携式电脑市场的迅猛发展导致对质轻、价低、续航时间长的可充电电池的需求激增,各国的制造商正在为掌握新的电化学反应以开发高性能的电池而陈兵鏖战,而同步辐射光正是他们手中的新式武器。

  在许多其它产业研发与检测方面,如超大规模集成电路中硅晶片中的痕量杂质探测分析、飞机发动机和航天器的疲劳测试、纸浆无氯漂白工艺改进、化妆品效果分析乃至新口味凝胶食品的开发等,同步辐射光都将大显其非凡身手。

"上海光源"用途:透视

  同步辐射为许多前沿学科领域的研究提供了一种最先进又不可替代的工具。利用同步辐射实验技术开展实验研究所涉及的学科之众多,应用的领域之广泛,是其它大科学装置无法比拟的。

  生命科学和医药学与人类健康生活息息相关,也是同步辐射光得到广泛应用的重要领域。同步辐射X射线衍射方法是当前测定生物大分子结构的最有力手段,是研究生命现象与生物过程的利器。英国科学家J. Walker和美国科学家 R. Mackinnon 籍助同步辐射研究生物分子的结构与功能,取得了突破性的成就,先后荣获1997年度和2003年度诺贝尔化学奖。研究病毒以及病毒与人体内发生作用的生物分子的结构,对于弄清病毒的致病机理与过程至关重要,利用这些结构信息有针对性地进行药物设计、合成与筛选,可以大大加快新药物研制的进程。利用这种方法,国外已成功研制出用于治疗艾滋病的药物,对于降低艾滋病的死亡率起到了良好的作用。在2003年中国出现SARS疫情后不及,中国科学家就利用同步辐射光成功测定了SARS 病毒主蛋白酶的结构,为研制抵御SARS病毒的药物提供了重要信息。在医学诊断方面,同步辐射光也展示出了非常重要的应用前景。心血管疾患常导致突发性死亡,是威胁人类生命的主要疾病之一。采用同步辐射光源X射线的造影技术可以实现安全、高清晰的心血管成像,为心血管疾病的早期诊断提供安全、快速的诊断方法。在肿瘤诊断方面,利用同步辐射光的高分辨特点,可以发现很小的肿瘤,实现肿瘤的早期诊断以提高肿瘤的治愈率。

  材料科学是支撑高技术经济发展必不可少的基础,未来的技术革命将在很大程度上取决于新型材料的发明,例如半导体、高分子聚合物、合金、陶瓷、超导材料、复合材料、金属玻璃以及纳米材料等,这些具有异乎寻常性能的新型材料将在计算机、信息、通讯、航空航天、机器人、医药、微机电和能源等新兴产业中获得越来越广泛的应用。利用上海光源所产生的高亮度同步辐射光束,可以揭示材料中原子的精确构造和得到有价值的电磁结构参数等信息,它们既是理解材料性能的"钥匙",也隐含着发明新颖材料的原理来源。

  人类赖以生存的自然环境是脆弱的,资源也是有限的。环境污染、生态失衡、资源短缺、地球变暖和自然灾害等,都对人类的生存构成了直接威胁,地球和环境科学面临的许多挑战正成为世界性的课题。分子环境科学以同步辐射X射线谱学技术作为主要分析手段,能在分子水平上描述环境污染物的形态,研究污染物的迁移和转化的复杂化学过程,从而评估污染风险和确定污染治理方案。而基于分子环境科学所建立起来的受环境污染植物的修复技术,以其自然、生态、绿色的特点而越来越受到重视与欢迎,可望产生重大的社会效益和经济效益。在地球科学研究方面,利用高亮度同步辐射 X射线作为微探针,将能够深入地了解地壳深处和地幔中矿物的演变和转化,对于矿床地质、矿物、岩石、探矿以及地球化学研究起着重要的作用。

  微电子机械系统(MEMS)是一种高智能度、高集成度的系统。科学家预言,20年后MEMS产出的社会和经济效益将相当于今天微电子技术所产生的。在微细加工技术中,利用同步辐射X光深度光刻技术,已经研制出微型传感器、微型光电部件、微型马达、微型齿轮、微电子开关和微型喷嘴等,同步辐射光将在MEMS制造技术开发方面将发挥重要作用。随着集成电路的集成度越来越高,科学界预计,对线度在几十纳米及以下的集成电路,同步辐射光刻技术将有可能成为主要的光刻手段。

  在石化及化学工业中,催化剂起着核心作用,对产出有重要影响。利用同步辐射光可以研究催化机理和催化剂的特性,这有助于研究发明新型催化剂,其结果直接影响到石油化工的效率和产出。在高分子材料改性和开发研究方面,同步辐射光所起的作用受到越来越多的关注。移动通讯和便携式电脑市场的迅猛发展导致对质轻、价低、续航时间长的可充电电池的需求激增,各国的制造商正在为掌握新的电化学反应以开发高性能的电池而陈兵鏖战,而同步辐射光正是他们手中的新式武器。

  在许多其它产业研发与检测方面,如超大规模集成电路中硅晶片中的痕量杂质探测分析、飞机发动机和航天器的疲劳测试、纸浆无氯漂白工艺改进、化妆品效果分析乃至新口味凝胶食品的开发等,同步辐射光都将大显其非凡身手。
上海光源装置拉开中国大规模科技建设新序幕
http://news.qq.com/a/20100123/000481.htm
能给蚂蚱的触角拍X光片

过去几年里,中科院上海药物所沈旭研究员天天盼着“上海光源”正式开放。

使用上海光源,他研究晶体结构的效率提高了数十倍,“以前用普通X光衍射,要做几天的工作,现在只需要20分钟左右的时间,一些以前根本不可能看到的药物与靶标的相互作用现在也一览无余。”

15年前提议建设“上海光源”的中科院院士杨福家的描绘则更为形象:“这座光束线站,若为一只活体蚂蚱拍X光照片,包括蚂蚱触角里面的微细管道、呼吸器官等都可一览无余,这是传统X光机无法办到的。”

“上海光源给国内结构生物学带来了跨时代的飞跃!”沈旭研究员说,以前所里只有自己一个人做这一领域的研究,因为有了这一平台,最近半年,先后有4位海外专家投奔而来,甚至一些以前不是做这方面研究的科学家也对此产生了浓厚兴趣。实现跨时代飞跃的绝不仅仅是沈旭的学科。

“上海光源”甫一运行,科研单位的课题申请像雪片一样飞来。追逐着这缕世界同步辐射领域声名鹊起的“神奇之光”,科技界掀起了新一波科学研究的热潮。

“上海光源”目前对国内外科研用户正式开放的光束线共有7条。7束光各配套一座实验站,供课题单位及专家们进行科学实验。目前“上海光源”执行了101个科研院所和大学的用户课题432个,涵盖生命科学、材料科学、环境科学等十几个学科。

“就像一台可供多用户使用的超级显微镜”,“上海光源”束线工程部主任肖体乔说,“上海光源”发出的从远红外到硬X射线的不同波长的电磁波,与可见光相比,这些“看不见的光”波长更短,能量更高。光照射到样品上时,会产生衍射、散射、折射、透射、吸收等现象,与物体相互作用可以激发产生荧光和光电子,引起物体的激发、电离和碎裂等现象。科学家正是借助于这些现象探索未知的世界。

肖体乔介绍,我国在此之前已经有了第一代光源北京谱仪,是寄生于北京正负电子对撞机的兼用机;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。

“上海光源”与第一代和第二代同步辐射光源相比,性能有了量级的提高。以亮度为例,“上海光源”的光亮度提高了1600倍。亮度的提高带来速度的提升,原来需要几天才能得出的实验结果,现在可能只需要几小时甚至几分钟。

“以生命科学为例,生命科学已进入后基因组时代,蛋白质科学已成为各发达国家竞相抢占的制高点。而以蛋白质结构和功能研究为主要目标的结构基因组学研究,其中80%以上的工作需要在第三代同步辐射光源上进行,所以‘上海光源’将成为我国生命科学前沿研究不可或缺的大科学设施。”

这还只是“小试牛刀”的一期工程。据专家估计,整个 “上海光源”总共能建约60条光束线,每条线上可建1~2个实验站,“每条光束线的投资,相当于一个国家级重点实验室的规模”。

“可以想象,今后在这个鹦鹉螺里,将诞生多少令世人惊叹的科学奇迹!”验收会上,一位科学家无限感慨。
“上海光源”首轮开放取得重要科研成果
科技部门户网站  www.most.gov.cn      2009年12月01日     来源:新华网
http://www.most.gov.cn/gnwkjdt/200911/t20091130_74422.htm       
    我国的大科学装置“上海光源”自今年5月6日首批七条光束线和实验站开始向用户试开放以来,目前已经取得了一批重要科研成果,其中包括解析出40多个具有重要生物学功能的新蛋白质结构。

    从28日召开的“上海光源”第一届用户学术年会上获悉,截至目前,“上海光源”已
累计接待的用户已超过1100人次,用户实验课题涵盖生命科学(包括结构生物学)、凝聚态物理、化学、材料科学、地质考古学、环境和地球科学、高分子科学等众多学科。利用“上海光源”先进的七条光束线站和实验站,许多用户都取得了一批较好的实验结果。

    “上海光源”首批建成对外开放的七条光束线站分别是:生物大分子晶体学线站、XAFS光束线站、硬X射线微聚焦及应用线站、X射线成像与生物医学应用光束线站、软X射线谱学显微光束线站、X射线衍射光束线站和X射线小角散射光束线站。

    科研人员利用“上海光源”小角散射光束线站,研究了多种高性能纤维成形过程中的结构变化与缺陷;利用X射线衍射光束线站,开展了纳米材料、金属氧化物薄膜、有机半导体超薄膜等的微结构研究,并观察到包裹在多壁碳纳米管内纳米颗粒的衍射信号。

    在XAFS光束线站上,科研人员利用高压XAFS方法,研究一种新型铁基超导材料,获得了该材料在高压相变点附近条件下的一系列吸收谱数据,为说明该材料超导转变物理机制提供了一个崭新的科学依据。

    利用X射线成像光束线站,科研人员在国际上首次利用同步辐射成像技术,直接动态观察到直流电场对合金凝固过程中的枝晶生长的作用;在高血压及卒中后脑血管形态变化的同步辐射影像学研究中,科研人员成功观察到小鼠豆纹动脉静态成像,该结果目前国际上未见报道;此外,科研人员还获得了蝗虫活体呼吸过程动态高分辨成像。

    利用软X射线谱学显微光束线站,科研人员研究了硅藻土悬浮液中纳米氧气泡的分布,得到纳米氧气泡主要分布于硅藻土悬浮颗粒的表面,该实验对太湖水环境治理具有重要的指导意义;在X射线微聚焦光束线站上,科研人员研究了大米中硒、砷等营养元素和有毒元素的含量和分布,这项实验对食品安全和保障人群健康有重要意义。(新华网)
咋玩意也就建在上海了,江浙一带的过去也方便。
建起来还要用好,出实际成果才是真正的胜利。
搞材料的大喜讯
在“光源”门口宽阔簇新的柏油马路上,甚至看不到一辆大型汽车

这句话 太杯具了 Henkel的班车每天呼啸路过 {:3_97:}

也许实验的时候会交通封锁