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     ?北京同步輻射裝置(BSRF

    同步輻射是加速器中接近光速運動的電子在運動方向改變時所發射的電磁波,具有強度高,準直性好,能量范圍廣(從深紫外到硬X光)等優異特性,成為一種研究物質結構和電子結構的高性能光源。自上個世紀70年代以來,歐洲、美國、日本等發達國家紛紛建立了同步輻射裝置,為多個學科的的交叉前沿研究提供先進的大型研究平臺。所有的同步輻射裝置都是以國家實驗室的形式運作,一方面為本國甚至全世界的科學研究提供實驗條件,一方面開展新型的實驗技術、探測器技術等研究,成為多學科研究的中心。

    北京同步輻射裝置建成于1991年,經過兩次升級改造,性能大幅度提高,是目前中國大陸唯一運行的硬X射線同步輻射裝置。在近20年的開放過程中,為我國凝聚態物理、化學化工、生命科學、材料科學和環境科學的研究提供了一個堅實的實驗平臺,并且取得了一系列研究成果。北京正負電子對撞機重大改造工程完成后,同步輻射專用光運行的能量提高到2.5GeV,流強達到250毫安,用戶急需的硬X強度將增加一個數量級,穩定性大幅度提高,多數光束線站能實現兼用光運行。

    目前BSRF建有3個實驗大廳,共有5個插入件,14條光束線和實驗站。其研究領域涵蓋了物理、納米科學、材料科學、化學化工、生命科學、資源環境、醫學等,每年為國內外用戶提供不少于3個月的同步輻射專用光運行,部分光束線和實驗站能在北京正負電子對撞機進行對撞物理運行時提供兼用光。每年有來自國內外的100多個研究機構和大學1000多名用戶來BSRF進行300多個的實驗。BSRF是國家納米中心的協作實驗室。

    同時BSRF也開展具有特色的研究工作,如蛋白質晶體學、納米材料、X射線相位襯度成像等研究,并積極推動同步輻射實驗技術、實驗方法和應用的發展和研究。

    BSRF與國內外的同步輻射光源建立了廣泛的合作研究與交流,并在BSRF停機期間為部分用戶在國外同步輻射光源安排用光時間。

    BSRF2003年建設成功了我國第一條基于多波長反常散射方法的生物大分子晶體學光束線和實驗站, 2006年第二條新的生物大分子晶體學實驗站也建成并投入運行。這兩條光束線和實驗站為我國結構生物學研究提供了可靠的實驗基地,在3年的運行中,來自全國的蛋白質晶體學研究組一共向國際蛋白質數據庫(PDB)提交了近50個結構,其中一些是具有重要生物學意義的蛋白質結構,如SARS病毒主蛋白酶及抑制劑復合物結構,高等植物捕光天線復合物LHCII,細菌效應蛋白AvrPto和植物中對應的抗性蛋白Pto的復合物結構等。

    BSRF與北京大學生命科學學院、中科院微生物所開展合作,進行了枯草桿菌結構基因組、微生物硝基氧化酶的結構和功能等研究,在結構解析方法、蛋白質結構和功能研究方面取得了一系列的成果。

    BSRF開展了同步輻射相位襯度成像的研究,建立了國內第一個完善的相位襯度成像及CT研究平臺,在CT重建理論等方面取得了重要的進展,并將成像研究的成果應用到古生物研究方面,揭示了古生物進化的重大問題。

    BSRF建立了一套先進的高溫高壓實驗平臺,能夠達到100萬大氣壓,7000K的高溫高壓條件,為研究極端條件下的物質結構提供了有力的支持,這些研究是地球物理、新材料等領域新近發展起來的前沿。 

    ? 強流慢正電子束裝置

    慢正電子束流技術是研究材料微觀結構的核分析方法,其特點是對原子尺度的缺陷非常敏感,通過調制低能正電子束流的能量,可以研究材料表面及其材料內部微觀缺陷的變化和分布,是研究以膜層結構為基礎的半導體材料、各種材料輻照改性和損傷等涉及材料微結構和電子結構的特色方法。

    高能所經過多年的努力,建成了我國第一臺基于電子直線加速器的強流慢正電子束裝置。該裝置具有慢正電子束流常規及符合多普勒展寬測量方法,并具備了慢正電子束流湮沒壽命測量方法,其技術指標和性能達到了國際先進水平。該裝置為開展材料科學和各類基礎物理研究以及發展相關延伸技術等提供了科學研究平臺,并面向全社會開放。

    ? 北京自由電子激光裝置(BFEL

    BFEL是一臺工作在中紅外波段的康普頓型自由電子激光器。1993年已實現基本穩定的出光,并在亞洲首次實現了飽和受激振蕩。此后,該裝置一直穩定運行至2003年,每年為用戶提供出光時間約1000小時。

    根據我院一所一址的方針,BFEL2005年啟動了搬遷重建工程。 200710月,BFEL恢復正常出光,激光輸出波長范圍9.5~15um,最大輸出能量超過8mJ。目前,BFEL仍然是國內唯一能夠持續地實現受激振蕩的自由電子激光裝置。

    BFEL以高亮度強流電子束為工作物質,電子束經加速管加速到30MeV左右注入由周期永磁鐵構成的波蕩器。在波蕩中,電子束輻射的光脈沖被放置在兩端的反射鏡收集起來,構成一個諧振光學腔。在諧振腔中,后繼的電子束與先前電子束產生的光脈沖不斷地發生能量轉換,使光信號獲得最大的增益直至飽和。達到飽和的激光脈沖最終通過反射鏡的耦合輸出到光學測量臺。

    BFEL是多學科研究中心規劃的三個實驗平臺之一。高能所努力提高裝置性能以滿足用戶的要求,以期取得更多科研應用成果。 

     

     
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