大國之“光” 當人類凝視宇宙的深邃，總渴望借助一束光穿透未知。大科學裝置正是這樣一束光——它照亮微觀粒子的精妙舞蹈，解碼生命起源的原始密碼，甚至讓轉瞬即逝的量子躍遷凝固成可供研究的“標本”。 此次，我們重磅推出《大國之“光”——中國大科學裝置巡禮系列報道》，以“光”為線索，走進這些中國大科學裝置的殿堂，聚焦激光與光源領域的核心設施，開啟一場跨越時空的“追光之旅”—— 從每秒振蕩萬億次的飛秒激光，到能穿透物質骨骼的同步輻射光源，從捕捉“幽靈粒子”的地下迷宮，到再現太陽核心能量的超強激光裝置…… 在這里，我們將以全景視角展現這些科學利器的非凡魅力，揭秘這些“超級工具”如何解碼微觀世界、探索宇宙奧秘、賦能人類生活。 從南海之濱到燕山腳下，從地下實驗室到深空觀測站，中國大科學裝置集群正編織著一張立體的創新網絡。 據透露，目前，中國已建成運行57個大科學裝置，在材料、能源、生命科學等領域構筑起立體化創新矩陣。這些被稱為“國之重器”的超級工具，不僅是衡量國家科技實力的標尺，更是人類探索自然奧秘的階梯。 當我們凝視這些照亮未知領域的“中國之光”，看到的不僅是科技實力的具象刻度，更是一個文明古國在創新長跑中重新定義領跑姿態的“精神光譜”。今日推出《大國之“光”——中國大科學裝置巡禮系列報道》之五： 合肥先進光源： “靈眸”乍現，一“眼”千里
在合肥北郊未來大科學城，一只巨型“靈眸”正悄然成型。
這只“眼睛”并非自然造物，而是總投資超27億元的國家重大科技基礎設施——合肥先進光源（HALF）。
作為國際最先進的低能區第四代同步輻射裝置，合肥先進光源的軟X射線亮度與相干性較前代提升百倍，將在物理、材料、生命科學等領域打開微觀世界的“超清窗口”。
事實上，從2017年合肥獲批國家綜合性國家科學中心，到2023年項目正式獲批并開工，再到2025年配套工程封頂，這座周長480米的環形“科技燈塔”正以每秒60萬圈的電子束流速度，勾勒中國全能量區先進光源體系的最后一塊拼圖。
“靈眸”的誕生，不僅標志著我國同步輻射技術躋身全球第一梯隊，更將為量子信息、芯片制造、生物醫藥等戰略領域提供“看得更清、測得更準”的科研利器，成為探索納米世界的“超級顯微鏡”。
01 “靈眸”初現
從空中俯瞰，合肥先進光源宛如一只凝視微觀世界的“靈眸”——480米周長的儲存環構成“眼眸”核心，直線加速器與光束線站如同“視神經”延伸，總占地面積約657畝，總建筑面積達9.8萬平方米，規模相當于6個標準足球場。
這只“眼睛”的“瞳孔”是注入器、儲存環與光束線站三大核心系統，共同構成探測微觀世界的“超級顯微鏡”。
作為中國新一代低能區第四代同步輻射光源，項目選址合肥未來大科學城核心區，總投資27.7892億元，由中國科學技術大學作為法人單位牽頭建設。
據介紹，目前，工程已進入全面建設階段，預計2027年建成后，將成為亞洲唯一、全球低能區光源中亮度與相干性雙領先的“科技之眼”。這只“靈眸”的誕生，不僅填補了我國第四代同步輻射光源的空白，更標志著中國在光子科學領域邁入國際第一方陣。
02 性能“躍遷”
合肥先進光源的“先進性”，核心在于實現了從“看清”到“看透”的跨越。
作為基于衍射極限儲存環的第四代裝置，其發射度僅86皮米·弧度，這一指標在全球低能區光源中首屈一指，意味著電子束流的發散度極小，能產生更集中、更明亮的光。
其中，亮度與相干性的躍升是其最顯著的標簽。相比前代光源，其軟X射線亮度提升百倍以上，相干性提升超100倍。
通俗來說，這就像從“蠟燭”升級為“激光燈”：常規光源如白熾燈只能發出單光譜光，醫院X光機亮度不足，而合肥先進光源覆蓋中紅外至中軟X射線全光譜，且能像“精準手術刀”般分離出任意波長的光，讓科學家在納米尺度下“實時直播”物質變化。
還有，這個大裝置的“工作流程”展現了精密科技的協同之美：電子槍產生的電子束，經192米直線加速器加速至2.2GeV能量，再通過輸運線進入480米儲存環；在儲存環中，電子束在磁場作用下偏轉，經波蕩器產生可調波長的同步輻射光；隨后，光束線站的高分辨單色器（分辨率達10萬）篩選特定波長光，聚焦鏡將其壓縮成納米級光斑，最終在實驗站與物質作用，實現百納米空間分辨、百納秒時間分辨的探測。
這種“全鏈條精密控制”，讓人類首次具備在原子、分子層面“圍觀”化學反應、材料演化的能力。
03 “超級顯微鏡”
據專家介紹，對于基礎科學而言，合肥先進光源是“打開新世界的鑰匙”。
在生命科學領域，它將破解阿爾茨海默癥的致病之謎——這類疾病由蛋白質異常折疊引發，病灶尺度僅10納米，現有技術無法看清。而合肥先進光源的三維成像分辨率達幾納米，能“拍攝”蛋白質折疊的動態過程，為藥物研發提供“病理高清影像”。
在物理學領域，它將助力量子信息研究。量子材料的電子態、自旋態變化是量子計算的核心，但其尺度僅原子級別，常規設備難以捕捉。借助光源的高能量分辨能力（電子伏特量級），科學家可實時觀測電子在材料中的運動軌跡，為量子芯片設計提供“微觀藍圖”。
催化劑表面的原子如何參與反應？電池充放電時的化學態如何變化？這些過程的時間尺度在納秒級，空間尺度在納米級，此前只能通過理論推測。
而合肥先進光源的“時間分辨”技術，能像“高速攝像機”般記錄這些瞬間，讓“看不見的反應”變得可視化，推動綠色催化、高效能源材料的研發。
04 產業新“引擎”
這只“靈眸”不僅服務于基礎研究，更將成為破解“卡脖子”技術的“利器”。
在集成電路領域，它將實現芯片的“無損體檢”——傳統芯片檢測需切開晶圓，而合肥先進光源可通過軟X射線穿透芯片，在不損傷器件的前提下，識別納米級缺陷，這將大幅提升芯片良率，助力我國突破高端芯片制造瓶頸。
在新材料領域，它將為國產大飛機“減重”提供可能。我國高端輕元素材料（如碳纖維復合材料）幾乎依賴進口，因現有技術無法看清其加工過程中多尺度結構的演化。而光源能追蹤材料從原子排列到宏觀性能的變化，讓研發從“碰運氣”變為“精準設計”，預計可將新材料研發周期縮短50%以上。
在光刻工藝上，光源可提供高精度光刻光源，助力國產光刻技術升級；在新型顯示領域，能解析OLED材料的發光機制，提升屏幕亮度與壽命；在新能源汽車領域，可優化電池電極材料結構，提升續航能力。
05 “世界級光子中心”
據悉，合肥先進光源的建成，將與上海光源（高能區）、北京HEPS（中能區）形成“全能量區覆蓋”的光源體系，使我國在光子科學領域躋身全球第一梯隊。項目建成后，預計年開放機時超5000小時，預計吸引全球超萬名科研人員，帶動光子科學、量子計算等產業集群。
從區域發展看，它將加速合肥成為“世界級光子科學中心”。依托全超導托克馬克、穩態強磁場等大科學裝置，合肥已形成“裝置集群效應”，而先進光源的加入，將吸引全球頂尖科學家與企業研發中心落戶，預計帶動形成千億級光子產業集群，推動“科研高地”向“產業高地”轉化。
從國家層面看，它是提升創新能力的“基礎設施”。在能源安全、糧食安全、國防安全等領域，其對燃料化學態、農作物基因結構、特種材料性能的精準探測，將為戰略技術突破提供支撐。
正如同步輻射光源被稱為“科技的燈塔”，合肥先進光源這只“靈眸”，正照亮中國科技自立自強的前路，讓人類在探索未知的征途上，擁有了更明亮的“眼睛”。
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