中国建造探索世界最大探索微观世界的巨型X光机，今年年底试运行

排行榜 2025年10月03日 08:36 0 admin

信息来源：https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2025/10/552613.shtm

北京怀柔科学城正在见证一个科学史上的重要时刻。占地976亩、储存环周长达1360.4米的高能同步辐射光源即将在年底开启试运行，这座被誉为"超级X光机"的大科学装置将产生相当于太阳光万亿倍亮度的X射线，为人类探索微观物质世界提供前所未有的工具。作为世界上设计亮度最高的第四代同步辐射光源，这一设施的建成标志着中国在大科学装置建设领域实现了从跟跑到领跑的历史性跨越。

高能同步辐射光源工程总指挥潘卫民透露，该装置已于今年3月启动带光联调，进入验收前的最后冲刺阶段。按照计划，11月份各条线站的性能指标将全面达标，12月开始接待用户进行试运行，明年6月完成国家验收后正式投入运营。这一时间表的实现，将使中国在同步辐射技术领域占据全球领先地位。

从技术原理上看，高能同步辐射光源通过加速电子到60亿电子伏特的超高能量，在储存环中高速运转时产生强烈的X射线辐射。这种光源主要由直线加速器、增强器、储存环和光束线站四大核心部分构成，形成了一个完整的"加速电子、生产光子"的科学平台。中科院高能物理研究所副所长董宇辉回忆了今年10月12日晚9时30分第一束光成功产生的历史性时刻，当时研究团队用黄色感光纸记录下了这一里程碑式的成就。

技术突破与工程奇迹

高能同步辐射光源的建设过程充满了技术挑战和工程创新。尽管原计划建设周期为6年半，但工程团队仅用3年多时间就完成了土建工程，2023年12月完成了储存环1776台磁铁的全部安装。这些磁铁的安装精度要求极其严格，误差必须控制在50微米以内，相当于头发丝直径的一半，这一精度标准的实现再次创造了中国制造的奇迹。

在设备研制过程中，科研团队攻克了众多世界级技术难题。其中最具代表性的是6毫米狭缝真空盒的制造技术。这一部件需要在极其狭小的空间内完成镀膜和抽真空处理，确保电子束能够无阻碍地通过。潘卫民指出，这项技术不仅是该项目的创新点之一，在国际上也属于技术难题，经过无数次实验和攻关，中国团队最终找到了解决方案。

目前，高能同步辐射光源已建成14条光束线站，每条线站都配备了专门的实验设备，能够满足不同领域科研人员的实验需求。通过精确的光学调制，储存环产生的X射线可以在实验站内进行各类精密的科学实验。工程团队已经进行了初步的光学实验验证，使用该光源对3毫米厚的不锈钢板进行检测，相比普通X光设备，其成像清晰度有了质的飞跃，微小裂纹都能清楚显现。

这种性能提升的意义远超技术层面的突破。在材料科学领域，研究人员可以观察材料内部的原子排列和缺陷结构；在生命科学领域，可以解析蛋白质的三维结构；在能源研究中，可以深入理解催化剂的工作机理。这些基础研究的进展将直接推动航空航天、新材料、生物医药等战略性新兴产业的发展。

从跟跑到领跑的历史跨越

中国同步辐射技术的发展历程展现了一个科技大国崛起的完整轨迹。1990年，北京同步辐射装置的建成标志着中国拥有了第一代光源；随后的合肥国家同步辐射实验室代表了第二代技术；上海光源的建设让中国步入第三代光源时代；如今的高能同步辐射光源则将中国推向了第四代光源的世界前沿。

这35年的发展历程不仅体现了技术的进步，更反映了中国科研体系的成熟和创新能力的跃升。从最初依赖国外技术和设备，到如今能够独立设计建造世界最先进的同步辐射装置，中国在大科学装置建设领域实现了完全的自主可控。

高能同步辐射光源所采用的第四代技术相比前代产品在亮度、相干性和稳定性方面都有了革命性提升。其设计亮度达到10^22光子每秒每平方毫米每毫弧度，比第三代光源高出2-3个数量级。这种性能提升使得科学家能够观察到以往无法探测的微观现象，为基础科学研究开辟了全新的可能性。

北京怀柔综合性国家科学中心的建设为这一重大科技基础设施提供了理想的环境。作为"十四五"期间布局的6个国家重大科技基础设施之一，高能同步辐射光源与已经投入运行的其他4个设施形成了协同效应，构建了一个完整的科研生态系统。

未来科学研究的无限可能

按照设计规划，高能同步辐射光源最终可以建设90条以上的光束线站，这意味着至少90个科研团队可以同时在这一平台上开展实验研究。这种并行研究能力将极大提高科研效率，加速科学发现的进程。

不同的光束线站将针对特定的科学问题进行优化设计。有些线站专门用于材料科学研究，能够在原子尺度上观察材料的结构变化；有些线站专注于生命科学，可以解析复杂生物大分子的三维结构；还有一些线站将服务于环境科学、能源科学等交叉领域的研究。

这种多学科融合的研究模式正是现代科学发展的重要特征。许多重大科学问题的解决需要不同学科的协同合作，而高能同步辐射光源提供的平台恰好满足了这种需求。例如，在新药开发过程中，需要结合化学、生物学、医学等多个学科的知识，通过同步辐射技术可以在分子水平上理解药物与靶点的相互作用机制。

潘卫民强调，高能同步辐射光源将为国家在资源、能源、环境、人口健康等关键领域面临的挑战提供强大的科学技术支撑。这不仅体现了大科学装置的战略价值，也说明了基础科学研究对于国家长远发展的重要意义。

随着试运行的即将开始，国内外科研机构对使用这一世界级设施展现出浓厚兴趣。可以预见，在未来几年内，高能同步辐射光源将成为全球科学研究的重要平台，产生一系列具有国际影响力的科研成果，进一步提升中国在国际科学界的地位和影响力。

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