上海光源實驗大廳 上海光源科學(xué)中心供圖
■本報記者 胡璇子 黃辛
上海浦東，有一座整體結(jié)構(gòu)形似“鸚鵡螺”的建筑，目前世界上性能最好的第三代中能同步輻射光源之一 ——上海光源已在這里為科學(xué)研究“服務(wù)”了十年。
日前，同步輻射前沿發(fā)展暨上海光源開放十周年學(xué)術(shù)論壇在滬召開。“上海光源在推動我國傳統(tǒng)化學(xué)化工領(lǐng)域取得重大科技進(jìn)步方面發(fā)揮了重要作用?！鄙虾９庠从脩粑瘑T會主任包信和院士說，希望上海光源未來要成為引領(lǐng)世界的最強(qiáng)光。
十年來，上海光源支撐我國科學(xué)家在諸多學(xué)科領(lǐng)域創(chuàng)新突破，成為中國用戶最多的大科學(xué)裝置，也成為我國科技界命運(yùn)共同體的一個典型代表。
用戶數(shù)逾2萬 吸引國內(nèi)外頂尖科學(xué)家
2004年12月25日，由中國科學(xué)院和上海市人民政府共同建議和合作建設(shè)、中科院上海應(yīng)用物理研究所（以下簡稱上海應(yīng)物所）承建的上海光源破土動工。
2009年5月6日，上海光源正式向用戶開放，我國由此加入世界級同步輻射“俱樂部”。上海光源由一臺150MeV的直線加速器、全能量增強(qiáng)器和一臺3.5GeV電子儲存環(huán)及光束線站組成，目前對用戶開放了15條光束線與19個實驗站。
剛開放時，有三個挑戰(zhàn)擺在上海光源面前。
“首先，能否長期穩(wěn)定可靠運(yùn)行，運(yùn)行性能又處于怎樣的水平？其次，它是否有足夠的用戶，用戶分布是否合理？再次，它可否產(chǎn)出足夠多的成果，成果的水平和影響力如何？”上海光源科學(xué)中心主任趙振堂告訴《中國科學(xué)報》。
上海光源用十年的不懈努力，給出了問題的答案——
每年開機(jī)約7000小時，其中實驗供光約為5500小時，運(yùn)行期間，裝置穩(wěn)定高效運(yùn)行，性能不斷提升。加速器開機(jī)率、平均無故障運(yùn)行時間間隔、平均故障修復(fù)時間等主要運(yùn)行指標(biāo)處于同類裝置的國際先進(jìn)水平。
十年運(yùn)行，上海光源已運(yùn)行線站累計為用戶提供實驗機(jī)時超過34萬小時，執(zhí)行通過專家評審的課題近13000個，用戶遍布國內(nèi)外。
這一數(shù)字是立項時完全沒有想到的，據(jù)時任上海光源一期工程經(jīng)理、上海應(yīng)物所所長徐洪杰回憶，立項前需要匯報預(yù)計的最初用戶數(shù)，他們給出了300這一“樂觀估計”。
事實上，運(yùn)行未滿一年，上海光源就迎來了第1000位用戶?！敖刂两衲?月底，上海光源用戶單位達(dá)518家，用戶數(shù)達(dá)24684人 。”上海光源科學(xué)中心副主任邰仁忠介紹。
上海光源已集聚了我國相對穩(wěn)定的高水平同步輻射用戶群體，用戶對上海光源的需求十分強(qiáng)勁，實驗機(jī)時“供不應(yīng)求”?！罢n題申請通過率約55%，機(jī)時僅能滿足國內(nèi)用戶需求的1/4。”邰仁忠說。
上海光源目前已是我國用戶最多的大科學(xué)裝置和公共實驗平臺。
“上海光源開放以來，始終對標(biāo)國際一流光源設(shè)施，改進(jìn)裝置性能、實驗方法和關(guān)鍵技術(shù)，建立和完善制度，不斷提升管理和服務(wù)水平，保障了上海光源的穩(wěn)定運(yùn)行和高效產(chǎn)出?！壁w振堂介紹說。
2015年7月，中科院院長、黨組書記白春禮調(diào)研上海光源時對其高效運(yùn)行開放給予了高度評價。他指出，上海光源自開放運(yùn)行以來，秉承高效運(yùn)行，優(yōu)質(zhì)服務(wù)的理念，取得了一系列有顯示度的成果。
產(chǎn)出成果豐碩 助力多個學(xué)科快速發(fā)展
上海光源開放前，中國科學(xué)家只能到歐美國家的第三代同步輻射裝置上借“光”，難以大展身手。十年來，上海光源就像一臺多用戶的超級顯微鏡，也像一束為科學(xué)家照亮微觀世界的“神奇之光”。
結(jié)構(gòu)生物學(xué)家顏寧2014年利用上海光源成功破解了生命科學(xué)領(lǐng)域熱門的“蛋白質(zhì)之謎”——人源葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白GLUT1的結(jié)構(gòu)及工作機(jī)理。
此前，她和學(xué)生要去日本光源收實驗數(shù)據(jù)，除了蛋白質(zhì)晶體樣品運(yùn)送是一大難題，實驗機(jī)時申請還得排“國際長隊”。有了“家門口”的大科學(xué)裝置就方便多了，特別是在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)研究沖刺期，上海光源提供了積極支持，為成果問世贏得了寶貴時間。
“在上海光源運(yùn)行開放前，國內(nèi)裝置解析的蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)只有99個，上海光源運(yùn)行開放十年后，這一數(shù)字達(dá)到了3775個。”上海光源用戶負(fù)責(zé)人何建華給出了這樣一組數(shù)據(jù)。
有著相同感受的，還有上海睿智化學(xué)研究有限公司的科研人員。這家企業(yè)原本只能借助澳大利亞同步輻射光源，每次僅運(yùn)輸成本就高達(dá)1500至3000美金?！坝辛松虾９庠矗覀兊某杀敬蟠蠼档?。”課題負(fù)責(zé)人劉敬賢說。
在上海光源助力之下，中科院物理研究所研究員丁洪團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了隱藏80多年的外爾費米子，中科院大連化學(xué)物理研究所包信和院士團(tuán)隊實現(xiàn)了甲烷的綠色、高效轉(zhuǎn)化，中國疾病預(yù)防控制中心高福院士團(tuán)隊揭示出了禽流感、埃博拉等多種流行病毒感染機(jī)制……
在技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)高新技術(shù)研發(fā)方面，亦有一張長長的成績單：高性能纖維工藝改進(jìn)已服務(wù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)，高性能銅合金連鑄凝固過程電磁調(diào)控技術(shù)已應(yīng)用于京滬高鐵接觸線制造，基于上海光源實驗數(shù)據(jù)研發(fā)的多種新藥已進(jìn)入臨床試驗……
目前已有60家企業(yè)利用上海光源進(jìn)行技術(shù)和產(chǎn)品開發(fā)，涉及行業(yè)包括制藥、能源、日化、技術(shù)鑒定等，均取得了良好的效果和效益。
高效用戶成果產(chǎn)出的背后，凝聚著上海光源不斷提高運(yùn)行和服務(wù)水平、改進(jìn)裝置性能、發(fā)展同步輻射實驗方法的努力。
十年來，上海光源開展了基于設(shè)施的加速器改進(jìn)和同步輻射實驗方法學(xué)及應(yīng)用研究，實現(xiàn)了恒流運(yùn)行、軌道快反饋、工作點反饋、注入模式和束團(tuán)填充模式控制等；攻克了多種新型波蕩器和數(shù)字化測控技術(shù)，發(fā)展了涵蓋紅外、軟X射線、硬X射線波段的衍射、散射、譜學(xué)、成像等系列實驗方法，以及多項原位實驗技術(shù)。
二期加緊建設(shè) 期待持續(xù)產(chǎn)出重大成果
趙振堂表示，上海光源凝聚了我國相關(guān)領(lǐng)域幾代科學(xué)家的心血，成績來之不易，離不開中科院和上海市的堅強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)和有力組織，以及上海應(yīng)物所近30年傾全所之力的拼搏和奉獻(xiàn)，也離不開國內(nèi)外科研單位的無私幫助和廣大用戶的支持。
“中科院在重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)、運(yùn)行和四類機(jī)構(gòu)改革等方面給予了上海光源全方位的強(qiáng)有力支持。上海應(yīng)物所自上世紀(jì)90年代起就將上海光源的建設(shè)和發(fā)展作為全所工作的重中之重，正是全所上下在科研、管理、支撐和服務(wù)等方面的長期奮斗和努力，造就了今天的上海光源?！彼f。
未來十年，上海光源光束線站將進(jìn)入基本飽和狀態(tài)，實現(xiàn)配套完整的實驗手段和能力，才能支撐用戶持續(xù)產(chǎn)出重大重要成果。
乘著上海建設(shè)具有全球影響力科創(chuàng)中心的東風(fēng)，張江科學(xué)城核心區(qū)也迎來了建造大型科學(xué)裝置集群的高潮，上海光源的未來藍(lán)圖也在徐徐展開。
上海光源線站工程（上海光源二期工程）于2016年11月正式開工建設(shè)，其中X射線通用譜學(xué)線站已完成安裝和通光，將于今年投入運(yùn)行。預(yù)計到2022年，上海光源將有約35條光束線和60個實驗站投入運(yùn)行。屆時，上海光源年接待用戶能力將超過上萬人次。
上海光源還將與正在建設(shè)中的軟X射線自由電子激光裝置、硬X射線自由電子激光裝置及超強(qiáng)超短激光裝置一起形成先進(jìn)的光子科學(xué)研究中心。
“上海光源二期建成投入運(yùn)行后，其支撐解決重大前沿科學(xué)問題和關(guān)鍵技術(shù)問題的能力將步入新臺階，也將是我國未來5~7年內(nèi)最具競爭力的同步輻射光源?！鄙虾９庠炊诠こ炭萍嘉敝魅侮惿裨菏空f。
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