在張江，一個(gè)世界級(jí)光子科學(xué)中心正在崛起。

2021年，上海光源將有約30條光束線和50個(gè)實(shí)驗(yàn)站投入使用；年接待用戶能力將過萬上海軟X射線自由電子激光裝置通過國(guó)家驗(yàn)收；硬X射線自由電子激光裝置推進(jìn)順利……

上海光源坐落于浦東新區(qū)張衡路，俯瞰之下，像一個(gè)充滿未來感的鸚鵡螺安置在碧水之中。不知不覺間，這一“鸚鵡螺”已延伸出更多管道，通向國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的未來。

俯瞰上海光源

把半小時(shí)的實(shí)驗(yàn)縮短到10毫秒內(nèi)

在上海光源主體內(nèi)，一條黃色軌道穿墻而過，攔腰截?cái)嗍覂?nèi)空間，不少來往的研究員都不得不彎腰通過。

這是一條讓光流淌的通道。

在通道的前端，是我國(guó)首臺(tái)國(guó)產(chǎn)化長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的“液氮冷卻多層膜單色器”，堪稱光源二期核心線站之一的“心臟”。它通過把光單色化來提高光通量，能將在普通光機(jī)上半小時(shí)才能完成的實(shí)驗(yàn)，縮短到10毫秒以內(nèi)。

“這臺(tái)設(shè)備由同濟(jì)團(tuán)隊(duì)研發(fā)設(shè)計(jì)，完全實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。”中科院上海高等研究院副研究員田豐難掩自豪地告訴記者，這臺(tái)國(guó)產(chǎn)化設(shè)備經(jīng)過了半年使用，仍在非常穩(wěn)定地運(yùn)行，已超過了國(guó)際上一些同類設(shè)備的使用壽命。

通過單色器提升強(qiáng)度后，光就來到了穿墻而過的通道內(nèi)，借此真空管道橫穿實(shí)驗(yàn)大廳，來到邊緣的實(shí)驗(yàn)棚屋。

就像照相機(jī)上的“光圈”，在這里，科學(xué)家可以調(diào)整光的角度，從而自由選擇探測(cè)的范圍和尺度。最后，穿越實(shí)驗(yàn)棚屋，光隨管線破殼而出，跑過數(shù)十米的距離，最終抵達(dá)鸚鵡螺旁的實(shí)驗(yàn)站內(nèi)，向用戶開放實(shí)驗(yàn)。

上海光源內(nèi)部二期工程

國(guó)產(chǎn)單色器

這些都是上海光源二期工程的一部分。2016年底開工的上海光源二期工程，將建設(shè)16條光束線站，目前已有5條通過驗(yàn)收，其中2條已向用戶試開放。

“依托二期線站提供的先進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，短短1年間，已有15篇高水平論文誕生?！鄙虾９庠淳€站工程（光源二期）副總工程師黃宇營(yíng)說，二期工程建成后，上海光源的研究性能將保持在國(guó)際第三代同步輻射光源的先進(jìn)水平，為我國(guó)的基礎(chǔ)研究、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、國(guó)家戰(zhàn)略的重大需求，提供支撐平臺(tái)。

歷時(shí)5年半建成全國(guó)首臺(tái)

12月28日，記者來到中科院上海應(yīng)用物理研究所，在上海光源主體背后一座其貌不揚(yáng)的小樓內(nèi)，跟隨上海光源科學(xué)中心副主任劉波的腳步，走進(jìn)了一條漫長(zhǎng)的軌道。

這座長(zhǎng)500多米長(zhǎng)的小樓暗藏玄機(jī)——在其中經(jīng)過5年半建設(shè)，2020年11月4日，軟X射線自由電子激光試驗(yàn)裝置于通過國(guó)家驗(yàn)收，如今正在升級(jí)成為用戶裝置，等待開放給更多研究院和科學(xué)家。

上海軟X射線自由電子激光裝置

據(jù)劉波介紹，軟X射線自由電子激光試驗(yàn)裝置主體，由一臺(tái)8億4千萬電子伏特的高性能電子直線加速器和一臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)多種先進(jìn)運(yùn)行模式的自由電子激光放大器組成。

“2014年我們破土動(dòng)工，2016年4月基本建設(shè)完成，后面持續(xù)的三年時(shí)間主要用于克服各類問題，調(diào)試裝置故障、新想法的加入等，到2020年年初第一次達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)。”劉波透露，目前，全球建成的X射線自由電子激光裝置僅有8臺(tái)，其它7臺(tái)分別位于德國(guó)（兩臺(tái)）、美國(guó)、日本、韓國(guó)、意大利和瑞士。

以X射線自由電子激光試驗(yàn)裝置為基礎(chǔ)，中國(guó)首臺(tái)X射線波段自由電子激光用戶裝置升級(jí)完成后，將為開展能源、材料、生物等領(lǐng)域科學(xué)前沿問題的探索提供強(qiáng)有力的工具；同時(shí)，也為中國(guó)繼續(xù)開展自由電子激光新原理的探索和驗(yàn)證、關(guān)鍵技術(shù)的研究提供了不可替代的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

“這臺(tái)裝置特別適合用來觀測(cè)微觀結(jié)構(gòu)的超快過程，比如化學(xué)鍵的斷裂。預(yù)計(jì)今年下半年，用戶實(shí)驗(yàn)站可以開始做首批實(shí)驗(yàn)?！眲⒉ū硎?，目前主要的用戶是各大高校和研究院所。