The Innovation | 合肥先进光源工程建设举行启动仪式

导 读

同步辐射，是指接近光速运动的电子在磁场作用下发生偏转时，沿偏转轨道切线方向发出的一种电磁辐射。产生和利用同步辐射的装置被称为同步辐射装置或同步辐射光源。过去几十年里，同步辐射光源历经几代发展，性能大幅提升。近年来，新兴的第四代衍射极限储存环技术进一步将同步辐射光源对各学科的支撑能力提升到一个前所未有的高度，使得同步辐射光源成为世界范围内光源建设的主流。

始建于1984年的合肥光源是低能区的专用第二代同步辐射光源，历经两次升级改造后已经发挥其第二代光源的极限水平，但仍不能满足我国用户日益增长的科学和应用需求。为将我国低能区同步辐射装置水平提升到国际前沿，给我国的能源与环境、“纯高特新”轻元素关键材料、生命与健康等研究领域带来突破，亟需建设一个全新的低能区第四代同步辐射光源。中国科学技术大学早在2008年就开始了新一代同步辐射光源的调研工作。2017年12月，中国科学院和安徽省联合投资3.56亿元开展合肥先进光源（HALF）预研项目，项目针对新光源的17项关键技术进行了攻关，并于2021年1月圆满通过工艺验收。此外，中国科学技术大学先后组织并举办了几十次国内外专家论证和用户研讨会，在广泛地听取了专家意见和明确了用户需求后，最终确定了合肥先进光源的建设方案，该方案经国家发改委正式批准，于北京时间2023年9月20日正式启动。项目建设地址位于安徽省合肥市长丰县岗集镇的安徽省合肥市大科学装置集中区内，规划用地面积约656亩，预计2028年9月前完成一期项目。

图1 李政道先生为合肥先进光源的题字

拟建设的合肥先进光源，是一台低能区的衍射极限同步辐射X射线光源，能量优化在软X射线波段，其特征能量覆盖轻元素（碳、氮、氧、磷、硫等）的K吸收边，是研究由轻元素构成的物质结构和探测材料中电子行为及其相互关联的最适光源。HALF主要由储存环、光束线和实验站等部分组成：其中储存环电子能量为2.2 GeV，束流自然发射度约为86 pm·rad，最高运行流强为350 mA；在光子优化能区（~1 keV）可获得高于1×10²¹ phs/mm²/mrad²/0.1%BW/s的亮度和约30%的相干性（图2）。储存环采用了具有集中式高色散区的多弯铁消色散磁聚焦结构（hybrid MBA lattice），大量使用纵向梯度二极磁铁、高场梯度四极磁铁和二四极组合功能磁铁，以降低电子束团的自然发射度并有效抵消非线性动力学效应。HALF首批将建设10条光束线和实验站，提供位于真空紫外（VUV）、软X射线和中能X射线能区的系列谱学、成像、散射等先进实验技术，可实现电子态与化学态的百nm量级空间分辨、nm量级空间成像分辨、meV量级能量分辨和百ns量级时间分辨。HALF建成后，将成为国际最先进的低能区同步辐射装置，与上海光源（SSRF）、北京高能光源（HEPS）一起，使我国拥有全能区覆盖的先进光源体系。

图2 合肥先进光源的建设方案。A. 在采用相同的波荡器和350 mA流强条件下，HALF加速器光源与目前国际上同类设计和建造中的四代光源的平均亮度和相干性比较。其中Electtra-2和ALS-U流强分别为400和500 mA。B. 合肥先进光源园区“科技之眼”的鸟瞰图。

HALF将充分发挥低能区衍射极限同步辐射光源在亮度、相干性、能量和时空分辨等方面具有的优势，在空间、时间、能量等维度形成具有更高精度和灵敏度的新实验技术，将研究范围向“海量的复杂的非晶态和非均匀体系在非平衡态或真实反应条件下的动态变化过程”推进，实现对非均匀的复杂体系的电子/化学/自旋态的精确测量。它将为量子信息、集成电路、生命健康、脑科学、空天科技等前沿基础研究领域及新一代信息技术、生物技术、新能源、新材料、新能源汽车、绿色环保、航空航天等国家重大需求领域提供强大的科研支撑能力。

总结与展望

国家同步辐射实验室主任、合肥先进光源工程的总指挥、中国科学院院士封东来教授描述合肥先进光源为“科技之眼”，既可以仰望科学星空，也可以探索微观世界。建成后的合肥先进光源将与稳态强磁场、全超导托卡马克等形成大科学装置集群，发挥区域集中的优势，一起助力合肥成为具有世界影响力的综合性国家科学中心。并结合上海大科学装置与江浙沪皖的基础研究与产业聚集优势，共同打造“长三角光子科学与应用走廊”，促进我国前沿科技发展、创新能力建设、战略新兴产业变革和综合国力提升。

责任编辑

禾立春  中国科学院精密测量科学与技术创新研究院

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原文链接：https://www.cell.com/the-innovation/fulltext/S2666-6758(23)00142-X

本文内容来自Cell Press合作期刊The Innovation第四卷第六期以News & Buzz发表的“Construction of Hefei advanced light facility begins” (投稿: 2023-08-12；接收: 2023-09-13；在线刊出: 2023-09-19)。

DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2023.100514

引用格式：Sun Z., Feng G., Liu X. (2023). Construction of Hefei advanced light facility begins. The Innovation. 4(6), 100514.

作者简介

孙治湖，中国科学技术大学国家同步辐射实验室，研究员，博士生导师。研究方向为同步辐射技术及应用。

Web：http://dsxt.ustc.edu.cn/zj_js.asp?zzid=2603

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The Innovation是一本由青年科学家与Cell Press于2020年共同创办的综合性英文学术期刊：向科学界展示鼓舞人心的跨学科发现，鼓励研究人员专注于科学的本质和自由探索的初心。作者来自全球55个国家；已被136个国家作者引用；每期1/5-1/3通讯作者来自海外。目前有196位编委会成员，来自21个国家；50%编委来自海外；包含1位诺贝尔奖获得者，37位各国院士；领域覆盖全部自然科学。The Innovation已被DOAJ，ADS，Scopus，PubMed，ESCI，INSPEC，EI等数据库收录。2022年影响因子为32.1，CiteScore为23.6。秉承“好文章，多宣传”理念，The Innovation在海内外各平台推广作者文章。

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