AR看科技之二：走進(jìn)合肥先進(jìn)光源

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

（圖片來(lái)源：百度百科）

我們?yōu)槭裁匆ㄔO(shè)先進(jìn)光源呢？人眼所能分辨的最小長(zhǎng)度大概為0.1毫米，我們?nèi)搜壑阅芸吹轿矬w是因?yàn)榭梢?jiàn)光照射到物體上通過(guò)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(jiàn)波的波長(zhǎng)，可見(jiàn)波照射到物體上時(shí)無(wú)法產(chǎn)生反射就更無(wú)法看清微小的物體了。所以當(dāng)我們想要觀察微觀物體時(shí)，短波長(zhǎng)的光源是必要的。

其實(shí)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?yàn)楣庠粗须娮荧@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(huì)進(jìn)行加速運(yùn)動(dòng)，并以波的形式釋放能量。不同波長(zhǎng)的光有著不同的用途，因此為了探究微觀材料，我國(guó)科學(xué)家研制出了同步輻射光源，同步輻射光源簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)就是一臺(tái)大型的X光機(jī)，它所發(fā)射出來(lái)的光的波長(zhǎng)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(yíng)運(yùn)研究提供重要支撐。

如此重要的科學(xué)裝置是怎么運(yùn)轉(zhuǎn)的呢？先進(jìn)光源共有三個(gè)主要部件，分別是直線加速器、儲(chǔ)存環(huán)以及光束線試驗(yàn)站。知道了它的主要部件我們就一起來(lái)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(chǔ)存環(huán)提供所需的電子儲(chǔ)存束。電子槍產(chǎn)生的能量為10萬(wàn)電子伏特的電子束，先被約長(zhǎng)40米長(zhǎng)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(zhǎng)約為180米的增強(qiáng)器中，由增強(qiáng)器繼續(xù)加速到35億電子伏特，再經(jīng)過(guò)注入/引出系統(tǒng)注入到電子儲(chǔ)存環(huán)。這種把電子束加速到電子儲(chǔ)存環(huán)運(yùn)行能量的注入器叫全能量注入器。整個(gè)注入過(guò)程必須通過(guò)一套專門設(shè)計(jì)的時(shí)序控制系統(tǒng)來(lái)“精確指揮”。

儲(chǔ)存環(huán)，電子儲(chǔ)存環(huán)是一個(gè)周長(zhǎng)為432米的閉合環(huán)形高科技裝置，相當(dāng)于一個(gè)學(xué)校400米環(huán)形跑道的操場(chǎng)，用來(lái)儲(chǔ)存35億電子伏特高能電子束。電子儲(chǔ)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(cè)儀器和控制系統(tǒng)等組成。高精度磁鐵系統(tǒng)是儲(chǔ)存環(huán)的主要部件，包括40臺(tái)二極偏轉(zhuǎn)磁鐵、200臺(tái)四極聚焦磁鐵和140臺(tái)六極色品磁鐵。

光束線試驗(yàn)站，實(shí)驗(yàn)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(tái)。在這里同步輻射光被“照射”到各種各樣的實(shí)驗(yàn)樣品上，同時(shí)科學(xué)儀器紀(jì)錄下實(shí)驗(yàn)樣品的各種反應(yīng)信息或變化，經(jīng)高速計(jì)算機(jī)處理后變成一系列反映自然奧秘的曲線或圖像。

合肥先進(jìn)光源在國(guó)家各方面的需求非常多，包括能源產(chǎn)業(yè)鏈、糧食安全、國(guó)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(dòng)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)。比如信息通信領(lǐng)域，人們可以研究未來(lái)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(lái)，先進(jìn)光源就是我們探索微觀世界的那盞最明亮的燈。