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。

　　参考资料

　　５６３名院士评选中国和世界十大科技进展新闻

　　２００９年“中国十大科技进展新闻”：

　　①首台千万亿次超级计算机系统“天河一号”研制成功；

　　②第一个南极内陆科学考察站正式建成；

　　③上海同步辐射光源建成；

　　④量子计算研究获重大突破；

　　⑤甲型Ｈ１Ｎ１流感疫苗全球首次获批生产；

　　⑥ｉＰＳ细胞的全能性被首次证明；

　　⑦研制出大容量钠硫储能电池；

　　⑧发现世界上最早的带羽毛恐龙；

　　⑨成功实现太阳能冶炼高纯硅；

　　⑩万吨级煤制乙二醇成功实现工业化示范。

　　２００９年“世界十大科技进展新闻”：

　　①美国通过撞月发现月球存在水冰；

　　②欧洲大型强子对撞机实现首次对撞创下能级新纪录；

　　③发现杀灭癌细胞的新途径；

　　④在火星上发现甲烷；

　　⑤艾滋病疫苗研发取得突破；

　　⑥诱导多功能干细胞研究取得重大突破；

　　⑦首次合成可无限复制的ＲＮＡ；

　　⑧首台通用编程量子计算机问世；

　　⑨发现最古老原始人骨骼；

　　⑩世界最大远红外线望远镜及宇宙辐射探测器升空。