高能同步辐射光源项目概况

http://www.ihep.cas.cn/dkxzz/HEPS/

高能同步辐射光源（High Energy Photon Source，HEPS）是国家重大科技基础设施建设“十三五”规划确定建设的十个重大科技基础设施之一，是基础科学和工程科学等领域原创性、突破性创新研究的重要支撑平台。

HEPS是一台电子能量为6GeV，发射度小于等于0.06nm×rad的高性能高能同步辐射光源，主要由加速器、光束线和实验站组成，经过初步设计研究阶段的优化设计与采用最新技术，包括在高能同步辐射光源验证装置（HEPS-TF）中已经获得突破的关键技术，HEPS既具有国际先进性，也适合中国国情，主要性能指标位居世界前列，具有世界最高光谱亮度，高于目前世界上现有和正在或即将建设的光源，并且还有进一步提高的空间。

使 命

HEPS作为第四代同步辐射光源，将是中国拥有的第一台高能量同步辐射光源。高能同步辐射光源可以为我国开展与国家经济社会发展以及工业创新密切相关的战略性领域和方向的突破性科技创新提供强有力的支撑，同时为在众多基础科学的前沿开展更灵敏、更精细、更快、更复杂和更接近实际工作环境的科学研究提供适应调控时代要求的前所未有的实验平台，支撑科学研究更精细地以空间、时间、能量三个维度，从分子、原子、电子、自旋的水平认识物质（包括生命物质和非生命物质），进而实现多层次、多尺度的物质调控，为国家解决在资源、能源、环境、人口和健康诸多领域面临的日益严峻的挑战提供科学基础。

建设内容

HEPS项目主要建设内容由加速器、光束线站、配套设施等构成，主要包括：

(一) 加速器主要建设电子能量为6千兆电子伏的储存环，以及为储存环提供束流的直线加速器、输运线和增强器等。

(二) 光束线站首批建设14条光束线和相应的实验站等。

(三) 配套设施主要建设主体环形同步辐射光源实验建筑、配套附属建筑物，以及供水、供电、空调、辐射防护等通用设施。

科学目标

(一) 通过对微观结构多维度、实时、原位表征，解析物质结构生成及其演化的全周期全过程。包括原位观察复杂单晶生长以及加工过程，揭示多种单晶叶片常见缺陷的形成机制；对工程材料全寿命周期进行多尺度表征，探究材料性能和使用过程中失效的关键因素；解决高温合金材料的制造、加工、服役和修复等环节中的偏析问题和应力问题。

(二) 揭示微观物质结构生成演化的机制，剖析微观物质构成，为物质调控提供基础支撑。重点测定特殊材料的宽区状态方程，为惯性约束核聚变探测器的精密标定提供条件；解析 1 微米量级蛋白质晶体的结构，解释重要蛋白的功能，推动新药发明。

工程目标

(一) 建设国际领先的高能同步辐射光源，储存环能量达6GeV，亮度达1×1022 phs/s/mm2/mrad2/0.1%BW，发射度小于0.06nm×rad，高性能光束线站容量不少于90个，可提供能量达300千电子伏的X射线。

(二) 设施空间分辨能力达到10nm量级，具备单个纳米颗粒探测能力；能量分辨能力达到1meV伏量级；时间分辨达到ps量级，具备高重复频率的动态探测能力。

建设意义

HEPS是适应科学热点向新兴学科和交叉学科转移需求的多学科创新研究与高新技术开发的先进公共平台。HEPS的建设符合《国家重大科技基础设施中长期建设规划（2012－2030）》中规划的大型科学工程和设施的发展方向。HEPS可满足国家发展战略等研究对高能量、高亮度的X射线的迫切需求，使得我国的同步辐射光源向高能区扩展，和我国现有的光源形成能区的互补，对改善我国科技基础设施的水平，提升我国国家发展战略与工业核心技术相关研究、基础科学和高技术领域的原始创新能力，引领未来科技进步和促进经济社会发展具有重大意义。它在北京建设，有利于我国同步辐射光源区域布局的进一步合理化，促进我国科学技术与社会经济更加和谐协调地发展。

HEPS建设的首要目标为提供高能、高亮度的硬X射线，这是为了满足国家发展战略相关研究的需求：航空发动机材料、核材料研究必须依靠这种高性能的X射线。很多与国家发展战略以及工业核心创新能力相关的研究，例如特种材料的结构分析、工程材料的全寿命过程研究等，需要的是高能量、高亮度的X射线，这种X射线只能够由低发射度的高能同步辐射装置来提供。这些工作不能期望依靠国外的同步辐射装置来开展，只能利用我们自己的高能同步辐射装置。因此，高能同步辐射装置最主要的科学目标就是满足与国家发展战略和工业核心需求相关研究的迫切需求，同时，HEPS也能在其它能区提供亮度更高的X射线，在基础科学研究领域为用户提供更好的支撑平台。

经济效益

作为尖端技术的大型科学装置HEPS自身的建设，也会带动和提升众多相关产业的技术进步，产生良好的社会经济效益。加速器是综合多种高技术，如高频、微波、高精度电磁场、稳定和脉冲电源、超高真空、高电压、精密机械、计算机自动控制、快电子学等的大型设备。HEPS的成功建造和运行，将研发和引进多项世界先进技术。这些技术在我国进一步发展和推广，将大大提高我国相关高科技产业的水平。光束线站的建造将引进和发展世界先进的光学技术和探测技术，包括各种形态的单色器晶体、像素阵列探测器、新型快电子学和海量数据传递和处理等。HEPS的建设将直接带动上述相关高科技研究和工业的发展。大科学工程的实践证明，这种带动作用的间接效应带来的社会和经济效益是非常巨大的。

HEPS将在我国的国家发展战略、微电子、医药、石油、化工、生物工程和微细加工等的开发应用研究中得到广泛的应用。

社会效益

HEPS在机械加工、医药医疗、石油化工和生物工程等行业中有着重要的应用，其成果不仅能为工业企业带来丰厚的利润，也能为人们带来安全、舒适、健康的生活。除此之外，大科学工程对社会的影响是多方面、多层次的。HEPS的建设是一种民族自尊、自信和自强的体现，是显示国家综合实力的一个窗口，展现了我国在高科技领域自立于世界民族之林并占有重要地位的决心和意志，提升我国的基础研究、高技术研究领域的国际地位。同时，作为国家重大的科技基础设施，HEPS建设期间和建成后，将成为我国先进加速器技术和同步辐射技术人才培养的重要基地，吸引海内外人才投身祖国的科学事业，稳定高科技人才队伍，在人才培养与高技术成果孵化方面带来直接和间接的社会、经济效益。

HEPS将成为重要的国际科技合作与基础科学研究的平台，增加世界各国人们对我国改革、开放和发展的理解和支持，增强我国国际影响力。HEPS也将成为科学普及教育及爱国主义教育的基地，影响和教育青少年，增强他们的民族自豪感和富民强国的决心。

资金来源

项目由国家、北京市专项资金支持，同时本项目得到了北京市政府在土地供给、匹配条件等方面的大力支持，已经具备了高水平地完成本项目的建设任务的基本保障。

法人单位

项目由中国科学院高能物理研究所作为法人单位。

中国科学院高能物理研究所从建所以来从业于我国在大型加速器和同步辐射光源领域的科研工作，有长期的科研积累和广泛的国际合作渠道。特别是通过“十二五”期间立项的“高能同步辐射光源验证装置”项目的建设，在加速器、光束线和实验站方面积累了建造高能同步辐射光源所需的关键技术、人才队伍和组织管理经验。

进度计划