本中心將為國家重大科研機器進行一系列介紹，如欲了解更多有關國家重大科研機器的資訊，請密切留意本中心網頁、FB專頁及公眾號。

高能同步輻射光源

高能同步輻射光源（High Energy Photon Source，HEPS）屬國家重大科技基礎設施建設「十三五」規劃確定建設的十個重大科技基礎設施之一，於2025年底驗收並投入運行，將會是中國第一台高能同步輻射光源，也是世界上最亮的第四代同步輻射光源。裝置將成為我國基礎科學和工程科學等領域原創性、突破性創新研究的重要支撐平台。

光由光源產生，如太陽、蠟燭和電燈。其中太陽是天然光源，蠟燭和電燈是人工光源。（圖片來源：Freepik網頁）

由於可利用的天然光源所產生的光僅占整個光家族的很小部分，所以人類一直在努力開發和利用各種各樣的人工光源。任何一種新人工光源的發明和利用，都標志著人類文明新的進步，如倫琴發明X射線、愛迪生發明的電燈、二次大戰中發明的微波、20世紀60年代發明的激光等，都是人工光源發展史上的重大裡程碑，它們都極大地促進了人類文明的進步。20世紀60年代末出現的同步輻射光源，是被譽為「神奇的光」的人工光源，它在基礎科學研究和高技術產業開發應用研究中都有廣泛的用途。

同步輻射光源的發展目前正邁向第四代，它的主體是一台電子儲存環。

第一代同步輻射光源（位於北京正負電子對撞機設施內）的電子儲存環是為高能物理實驗而設計的，只是「寄生」地利用從偏轉磁鐵引出的同步輻射光，故又稱「兼用光源」；第二代同步輻射光源（合肥同步輻射裝置）的電子儲存環則是專門為使用同步輻射光而設計的，主要從偏轉磁鐵引出同步輻射光；第三代同步輻射光源（上海同步輻射光源）的電子儲存環對電子束發射度和大量使用插入件進行了優化設計，使電子束發射度比第二代小得多，因此同步輻射光的亮度大大提高，並且從波蕩器等插入件可引出高亮度、部分相干的准單色光。第三代同步輻射光源根據其光子能量覆蓋區和電子儲存環中電子束能量的不同，又可進一步細分為高能光源、中能光源和低能光源。

上海同步輻射光源便是目前世界上性能最好的第三代中能同步輻射光源之一。（圖片來源：澎湃新聞）

作為第四代同步輻射光源，HEPS發射度小或等於0.06nm×rad，電子能量為6GeV，HEPS的主要性能指標將位居世界前列，亦將具有世界最高光譜亮度，甚至高於目前世界上現有和正在或即將建設的光源，並且還有進一步提高的空間。

HEPS將於2025年落戶北京東北區內的懷柔科學城內。（圖片來源：高能同步輻射光源網站）

HEPS可以為我國開展與國家經濟社會發展以及工業創新密切相關的戰略性領域和方向的突破性科技創新提供強有力的支撐，同時為在眾多基礎科學的前沿開展更靈敏、更精細、更快、更復雜和更接近實際工作環境的科學研究提供適應調控時代要求的前所未有的實驗平台，支撐科學研究更精細地以空間、時間、能量三個維度，從分子、原子、電子、自旋的水平認識物質（包括生命物質和非生命物質），進而實現多層次、多尺度的物質調控，為國家解決在資源、能源、環境、人口和健康諸多領域面臨的日益嚴峻的挑戰提供科學基礎。

建設內容
HEPS項目主要建設內容由加速器、光束線站、配套設施等構成，主要包括：
(一) 加速器主要建設電子能量為6千兆電子伏的儲存環，以及為儲存環提供束流的直線加速器、輸運線和增強器等。
(二) 光束線站首批建設14條光束線和相應的實驗站等。
(三) 配套設施主要建設主體環形同步輻射光源實驗建築、配套附屬建築物，以及供水、供電、空調、輻射防護等通用設施。

科學目標
(一) 通過對微觀結構多維度、實時、原位表征，解析物質結構生成及其演化的全周期全過程。包括原位觀察復雜單晶生長以及加工過程，揭示多種單晶葉片常見缺陷的形成機制；對工程材料全壽命周期進行多尺度表征，探究材料性能和使用過程中失效的關鍵因素；解決高溫合金材料的制造、加工、服役和修復等環節中的偏析問題和應力問題。

(二) 揭示微觀物質結構生成演化的機制，剖析微觀物質構成，為物質調控提供基礎支撐。重點測定特殊材料的寬區狀態方程，為慣性約束核聚變探測器的精密標定提供條件；解析 1 微米量級蛋白質晶體的結構，解釋重要蛋白的功能，推動新藥發明。

工程目標
(一) 建設國際領先的高能同步輻射光源，儲存環能量達6GeV，亮度達1×10²² phs/s/mm²/mrad²/0.1%BW，發射度小於0.06nm×rad，高性能光束線站容量不少於90個，可提供能量達300千電子伏的X射線。
(二) 設施空間分辨能力達到10nm量級，具備單個納米顆粒探測能力；能量分辨能力達到1meV伏量級；時間分辨達到ps量級，具備高重復頻率的動態探測能力。

應用前景
HEPS建設的首要目標為提供高能、高亮度的硬X射線，這是為了滿足國家發展戰略相關研究的需求：航空發動機材料、核材料研究必須依靠這種高性能的X射線。很多與國家發展戰略以及工業核心創新能力相關的研究，例如特種材料的結構分析、工程材料的全壽命過程研究等，需要的是高能量、高亮度的X射線，這種X射線只能夠由低發射度的高能同步輻射裝置來提供，這些工作不能期望依靠國外的同步輻射裝置來開展。同時，HEPS也能在其它能區提供亮度更高的X射線，在基礎科學研究領域為用戶提供更好的支撐平台，亦將在我國的國家發展戰略、微電子、醫藥、石油、化工、生物工程和微細加工等的開發應用研究中得到廣泛的應用。

國家自然科學基金委與京港學術交流中心多年來合作舉辦高端科研學術研討會，圍繞前沿領域匯聚中外人才，分享探討相關課題，促進兩地科研發展合作。自2021年9月7日開始，國家重大科研儀器已經面向全世界的科研工作者開放。如欲申請者，請瀏覽網址：https://lssf.cas.cn/。

參考網址

如欲知道更多教科相關消息，請留意京港Facebook專頁
https://www.facebook.com/BHKAEC