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2022年07月01日
【合肥晚报】中国第一个国家级实验室建设始末

合肥光源出光,标志着这项国内外关注的工程主体部分基本完成(中国科学技术大学档案文博院 供图)

1983年4月8日,国家计委关于建设国家同步辐射实验室的复函(中国科学技术大学档案文博院 供图)

重大升级改造后的合肥光源(中国科学技术大学档案文博院 供图)

众所周知,合肥科技的大力发展,1970年南迁合肥的中国科学技术大学发挥了极其重要的作用。而1978年启动建设、1989年建成的国家同步辐射实验室,则成为中国科大“科技力量”的代表之一。作为我国第一个国家级实验室,它同中国科大一起为合肥科技发展贡献了力量。

批准建设国家同步辐射实验室

中国科大是为“两弹一星”事业而创办的一所红色大学,自1958年在北京诞生之日起,就肩负着“把红旗插上科学高峰”的光荣使命。1970年南迁合肥后,更是自强不息,敢为人先,首创研究生院、少年班……把“科教报国、追求卓越”的使命担当薪火相传,自此开启了与合肥城校共进的新征程。而随着1978年3月全国科学大会的召开,邓小平在开幕式上指出科学技术是生产力,而且正在成为越来越重要的生产力,科技更是迎来了发展的“春天”。国家同步辐射实验室就是在这时启动建设的。

那么,什么叫“同步辐射”呢?同步辐射和光一样是一种电磁波,而产生和利用同步辐射光的科学装置被称为同步辐射光源。同步辐射光源比传统实验室里的光源亮上亿倍,并且波长的覆盖范围更大,可以帮助科学家高效探测物质的微观结构。同步辐射光源是探索前沿科学的“眼睛”,是引领未来科技发展的战略制高点。因此上世纪70年代末,建造同步辐射光源的浪潮在世界兴起。

为缩短与发达国家差距,实现科技自立自强,中国科大在国内率先提出了建设同步辐射加速器。据档案记载,在1977年底的全国自然科学学科规划会议上,中国科大就提出建造同步辐射加速器的建议。1978年春,中科院批准同意在合肥建设电子同步辐射加速器预研项目,并成立筹备组。1983年4月8日,当时的国家计委发文正式批准建设“国家同步辐射实验室”。

这份《关于建设国家同步辐射实验室的复函》指出,“……在合肥中国科技大学筹建国家同步辐射实验室,建造一台能量为8亿电子伏、平均束流强度为100-300毫安的电子同步辐射加速器及相应的实验设备……第一步先引用真空紫外和软X射线两条光束线,在应用试验具备一定基础后,再陆续把15条光束线都开发利用起来。”这份《复函》同时指出,“合肥电子同步辐射加速器实验室,是国家级的共用实验室。”由此可见这是我国第一个“国家级的共用实验室”。

在实验室建设过程中,和当年全力支持中国科大南迁合肥一样,安徽省和合肥市也是大力支持的。合肥市档案馆馆藏档案就显示,安徽省人民政府在1982年9月22日专门发文,就中国科大新校区及同步辐射实验室选址问题进行了批复,“……经研究,同意你校新校区按照合肥市规划,选在该市黄山路以南、合作化路以东、望江路生活区以北、肥西路以西地区,电子同步辐射实验室亦在该地区建设……请合肥市人民政府办理土地征用手续。”

历经艰辛的“追光”者

自从1978年2月中科院正式批准中国科大开展同步辐射加速器预研后,一支只有20多人、平均年龄不到35岁的年轻队伍,开始了实验室建设征程,成为“追光”者。要知道,当时国家工业基础还比较落后,更没有同步辐射光源;而同步辐射装置又涉及粒子物理、微波、高频、真空、精密机械、辐射防护等学科专业以及调制器、加速管、输运线、光束线、实验站等系统,是高度复杂的大型高科技装置。这一切都要靠自己摸索、研究,困难可想而知。

据实验室一期工程总工程师何多慧回忆,那时晚上回去休息电话就一直放在耳边,万一有事就得立刻跑到现场;为了直线加速器早日出束,实验室副总工程师裴元吉与技术人员连续半年几乎每天加班到深夜,有的技术人员干脆抱被子住在现场参加调试;有人为解决技术难题一连三天三夜不睡觉;有人在贵州深山沟里连续驻厂几个月;为打破美国对我国大尺寸高精度光栅研制的封锁,实验室党总支书记付绍军带领团队经过十几年的技术攻关,成功研制世界上第一块尺寸达到1420mm×420mm×150mm脉冲压缩光栅……

加速管是直线加速器的核心部件,当时我国还没有加工和制造的单位,从美国买一根3米长的旧加速管竟然要8万美元。实验室决定自力更生,在中国科大相关部门的主持和协助下,从购买超精密车床、建恒温车间到自主设计、加工,最终制造了直线加速器的核心部件——加速管。在光源出光后召开的一次国际会议上,美国科学家曾诙谐地说,“我现在最想的就是把你们制造加速管的工人带回美国去。”

通过几年预研,实验室创造了中国加速器界的四个第一:建成了30MeV我国当时最高能量的电子直线加速器;国内第一块超高精度大型弯转磁铁;第一块聚焦四极磁铁,以及一段近储存环十分之一超高真空系统。同时完成了800MeV同步辐射加速器物理设计。这样在1984年11月20日,国家同步辐射实验室举行了奠基仪式。1989年4月26日,合肥光源出光,宣告国家同步辐射实验室建成运营。更让人欣喜的是,合肥光源95%以上部件都是我国自主研制的,而且从第一次向储存环注入电子束流到获得储存束流,产生很强的同步辐射,仅仅用了23小时,创造了世界同步辐射加速器调试出光最快纪录。

第一个国家级实验室的贡献

国家同步辐射实验室到底有多厉害呢?下面的这些文字或许能给你答案。

据档案记载,实验室一期工程建造的我国第一台专用同步辐射装置“合肥同步辐射加速器及光束线实验站”项目获得1992年中科院科技进步奖特等奖和1995年国家科技进步奖一等奖。1998-2004年,实验室实施了二期工程建设,增建八条光束线、实验站,自行研制了我国第一台插入元件,首次引进了当时国际最先进的实验物理和工业控制系统,成功运行并推广到在国内大科学工程上。2010年起,实验室开始新一轮重大升级改造,建成了世界上最好的二代光源,每年为国内外用户提供40000小时以上的优质机时,开机率优于99%,运行开放达到国际先进水平。

更让我们自豪的是,自上世纪90年代以来,实验室在长期的运行开放中,支撑用户解决了先进功能材料、能源与环境、生命科学等领域的一系列重要的科学问题,在国际著名学术期刊《科学》《自然》中皆有重要研究成果发表;面向我国的重大战略需求,在航空发动机燃烧、煤化工能源转化、先进薄膜材料、大光栅技术和标准探测器定标与传递等领域,做出了开创性的研究工作,用户成果多次获得国家自然科学奖一等、二等奖,“中国科学十大进展”等重要奖项;同时,实验室在推动多学科集聚、优秀科学家集聚、创新群体集聚、高新产业研发集聚的同时,为“大国重器”的研制培养大批复合型人才,作出了重要贡献。

现在,伴随着合肥综合性国家科学中心的建设,国家同步辐射实验室正在建设低能区的衍射极限光源——合肥先进光源。这将是世界上更先进的第四代光源,能帮助科学家们将微观世界看得更清晰。而在去年庆祝中国共产党成立100周年之际,作为我国第一个国家级实验室的国家同步辐射实验室,也被中宣部命名为全国爱国主义教育示范基地。□方黑虎 程堂义


合肥晚报》-人文地理-档案观止 (2022-06-30

http://newspaper.hf365.com/hfwb/pc/content/202206/30/content_334448.html


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