作為我國籌劃建設的國際最先進低能區第四代同步輻射光源，「合肥先進光源」的設計方案和性能指標近日受到國際評審會專家組的高度評價。
正在籌劃建設的「合肥先進光源」波譜覆蓋中紅外至中軟X射線波段，是擁有最高亮度的全輻射譜段空間相干性衍射極限光源。依託先進光源，將擴展建設先進的低能區自由電子雷射裝置以及世界唯一的太赫茲儲存環光源，從而共同構成「合肥先進光源」集群，成為國際上在低能區最領先的光源中心，面向國內外科學家開放，為量子信息、能源與環境、生命科學等領域前沿研究提供公共平臺。
低能區全世界亮度最高
「同步輻射和同步這個詞的關係不大，只是它最初是在通用電器的一個同步加速器上被發現的，故而被定名同步輻射。正如X射線又被稱為倫琴射線一樣。」中國科學技術大學國家同步輻射實驗室謝治教授介紹，同步輻射是一種全頻譜，包含紅外線、可見光、紫外線和X射線全光譜的光，這種光最突出的優點可以概括為全且亮，還有高偏振、窄脈衝、高準直等其他優點。
「在醫院拍攝X光、拍CT用的常規光源，優點是結構簡單，缺點是單光譜且亮度不夠。」謝治告訴科技日報記者，當探測微觀世界時，光就成了我們的尺子，而刻度就是光的波長。
「同步輻射的優勢，不僅全光譜而且可以簡單分離出其中任意波長的光，可以針對不同尺寸的對象選用不同尺寸的光來研究。高亮度意味著我們能更快看清微觀世界的信息。」謝治說，亮度不夠主要是針對探測微觀世界時的需求。正如夜間在家找東西，最簡單方法就是打開家中最亮的燈，讓眼前一目了然，從科學意義上講，就是更多的光子被你的眼睛接受，讓大腦更快對周邊所有情況有所了解。
「而同步輻射就是我們探測微觀世界時那盞最明亮的燈，到微觀世界後，尺寸只有宏觀物體的千分之一到百萬分之一，要確保足夠光子打到上面並散射衍射再被探測器探測到，如果沒有足夠的亮度（光子數），我們就需要足夠的時間。」謝治說。
各代光源亮度逐步升級
「各代光源最主要的差別，就體現在亮度上。而這一步步的升級，就是一級級更高層次的科研平臺，和奧運追求一樣：更高，更快，更強。」中國科學技術大學國家同步輻射實驗室主任陸亞林介紹，截至目前，已經有美國、日本、韓國等在建造第四代同步輻射加速器。而我國已經正在運行的同步輻射光源有四個，分別是北京正負電子對撞機、合肥國家同步輻射實驗室、上海光源以及坐落於臺灣新竹的同步輻射裝置。
北京正負電子對撞機被稱為一代光源，合肥國家同步輻射實驗室被稱為二代光源，上海光源被稱為三代光源。正在籌建的「合肥先進光源」就是四代光源。其中升級的一個主要性能就是亮度，到目前為止，同步輻射仍是對微觀世界研究的最有效且系統的工具，沒有之一。
「不僅合肥要建，北京、上海等地也都要建。」陸亞林進一步介紹，「合肥光源」的特點是在低能端（小於2Gev），而北京、上海將主要覆蓋中、高能端。
將清晰進行納米結構研究
「國外科學家曾利用X射線螢光成像技術，僅用兩天時間測量汞、銻、鉛等元素在梵谷油畫中的分布，從而重構出底層畫像，最後發現，原畫是如草坪這樣的印象派畫作，但是實際上裡面有一張人臉的畫，只是被油彩再次覆蓋。」「古代石碑上的文字已模糊不好辨認，但是在同步輻射光照射下，卻清晰顯現了。」 謝治教授說起同步輻射的應用如數家珍。
現在醫院拍一個CT常需要十幾到幾十分鐘，出片還要再等幾十分鐘，而利用同步輻射只需要幾秒延遲，便可以瞬時成像，骨骼、血管、肌腱都清晰可見，一旦成功乃至推廣開來，可在手術過程中同步看清患者整個身體骨骼肌肉的各種情況，確保全視野無死角。
謝治告訴記者，人類基因組計劃的結構解析，絕大部分工作都是在同步輻射裝置上完成的。
「第四代光源將繼續在實現亮度提高上做文章，比現在亮度提高一百倍，理論上，測得同樣的信號，測試時間可以縮短為原來的百分之一。」謝治說，在這種技術支持下，將清晰地進行納米級別的結構研究，很有可能直接觀測到電荷的運動，有望揭開超導以及超流動性的秘密。（吳長鋒）