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上海光源发光记

更新时间:2021-08-03

  谢希德、杨福家、王志勤等院士、委员联名写的提案《关于在上海建造第三代同步辐射光源》获上海市政协30年优秀提案荣誉奖,提醒我去关注上海光源的往事。

  只要想想,如果不是改革开放,中国科学家怎能知道发达国家的同行已经走得那么远了,而我们又有多少底气去追赶人家呢?更别说在上海诞生国际最先进的第三代同步辐射光源了。

  我向杨福家先生求援,请他推荐一位见证上海光源工程全过程的科学家。徐洪杰研究员,中国科学院上海应用物理研究所所长、上海光源工程经理部总经理,就此成为本篇的主讲人。

  记者:谢希德、杨福家、王志勤等的联名提案《关于在上海建造第三代同步辐射光源》,促成了上海市与中科院共同申报上海光源项目。当时怎么会有这个提案的?

  徐洪杰:上海的这个提案之前,1993年12月,我国正在拟订“九五”计划,丁大钊、方守贤、冼鼎昌三位院士提出了“在中国建立一台第三代同步辐射光源”的建议。

  经过科学界内部的论证,大概1994年底、1995年初在北京开会,大家比较一致的意见是,这个项目很好,但投资太大了——最初的估价是5亿人民币。杨老师在会上提出,地方政府是否可以参与投资?当时的中科院院长周光召、常务副院长路甬祥表示,如果上海市愿意出钱,可以与中科院共建。杨老师回来就约访了相关市领导,市领导意向上赞成上海参与这个项目。于是,过了春节,就由谢希德先生领衔,由高校、科技界委员一起写了提案,正式向市政府建议。在当年的“两会”上刚刚当选的徐匡迪市长参加政协科教组的讨论,表示上海支持这个项目并愿意出三分之一的投资。随后3月份,中科院和上海市原则同意共同向国家建议建设第三代同步辐射光源,这样就有了落户上海的这个光源项目。

  徐洪杰:我读过你写的《文化人生》一书,其中写杨老师那篇提到“上海光源项目的主持人,是杨教授的学生”。这个学生,就是我。(笑)

  提案是1995年2月在市政协八届三次会议上提交的。既然决定申报项目,就要有人具体做这件事。杨老师当时是应用物理所的所长。所领导和所里一些高年资的科学家开会商量,要找一个年纪比较轻的、能把这项目做完的人,因为这样的项目通常会做得时间比较长。大概在3月份吧,杨老师找我说:“五年,你不要发文章,也不要做其它研究,你同意吗?”我就开始介入这个项目了。

  1995年6月,中科院决定成立了项目的可行性研究工作组,由中科院高能所的陈森玉院士、我和我们所的副所长曹珊珊三人组成,后来增补了高能所的冼鼎昌院士。从此,我正式开始做这个项目,一直到今天。

  记者:同步辐射光源是人类继电光源、X光源、激光光源之后的第四大光源。您能否以尽可能通俗的语言告诉我们绝大多数的外行,这种光源的作用?上海光源项目的意义?

  徐洪杰:同步辐射光,是美国人1947年在用同步高能加速器做实验时偶然发现的。它具有波长范围宽、高亮度、高准直、高偏振、准相干、可准确计算、高稳定性等一系列比其他人工光源优异的特性。上海光源产生的X射线世纪末伦琴发现的X光是一支让人类看到微观世界模糊影像的蜡烛,那么同步辐射光就是照亮整个微观世界的太阳。

  上海光源由三台电子加速器和若干光束线MeV电子直线加速器产生电子并把它们加速到1.5亿电子伏特,周长180米的3.5GeV增强器把电子能量提升到35亿电子伏特;之后,电子被注入到周长为432米的闭合环形加速器——电子储存环中,这里,超高真空中以接近光速运行的电子,在其运行方向改变时就会沿着切线方向发出同步辐射光。经过光束线上特定精密光学系统的筛选和处理,适应研究工作需要的同步辐射光照射到实验站的样品上,获得实验结果。上海光源首批将建设7条光束线实验站。还有配套的水风电系统和土建。

  上海光源,是我国迄今为止最大的大科学装置和大科学平台,在科学界和工业界有着广泛的应用价值。它可以同时向上百个实验站提供从红外光到硬X射线的各种同步辐射光,可用于生命科学、材料科学、环境科学、信息科学、凝聚态物理、原子分子物理、团簇物理、化学、医学、药学、地质学等多学科的前沿基础研究,以及微电子、医药、石油、化工、生物工程、医疗诊断和微加工等高技术的开发应用的实验研究。

  上海光源不是一般的实验室,而是一个国家级的研究平台。将来建成开放了,不同的线站能做不同的研究,五六百名不同领域、不同单位甚至不同国家的科学家可以同时做各自的实验。科学家只要提出申请,评审通过后就能免费用——运行费由国家财政解决。

  徐洪杰:由于同步辐射光源强大的作用、能力和重要性,在世界范围内,光源已是各国科技发展很重要的一个领域,甚至成为国家综合科技实力的一个标志。上海光源工程是“大科学工程”,这类项目,即使在发达国家,从策划到批准立项也要几年时间,而且往往最终由国家最高决策层决定。比如美国的超导超级对撞机(SSC),前期已投入一二十亿美元,克林顿时代照样被国会停掉。

  上海光源这样的项目上不上,必须由国家计委、科委、中科院等给出意见,由最高级别的领导层决定。最早的时候,我们的估计太乐观,提出“向新世纪献礼”,后来又提过“开工迎接新世纪”,都没实现。我们经过两期的预制研究。到2004年初的国务院总理办公会议,终于通过了上海光源项目建议书。工程在2004年12月25日正式破土动工。

  徐洪杰:国家、上海和中科院都投入一些前期经费,不够的我们所自己想办法解决。1997年,国家科技领导小组批准了上海光源(当时叫“上海同步辐射装置”)的预制研究。1998年,国家计委正式批准经费8000万元,其中国家出2000万元、上海市出6000万元,中科院从其他所调集了一些技术骨干来上海(包括陈森玉、赵振堂等),预研队伍的人员费由中科院解决。预制研究完成后没有获得立项,中科院又支持1000万元做了预研二期。其间,我们自己还要通过争取其它项目来稳定和发展队伍、深化设计和做好研究工作。直到2004年立项开工,国家、中科院、上海市共同投资12.4623亿建设上海光源。

  12亿,不过是几公里地铁的造价。虽然这是我们国家投入最大的科学工程,但对于这么宏伟的一个大科学工程,经费并不宽裕。

  徐洪杰:是的。我们2004年12月25日开工,到2007年12月24日出光,用了整整三年时间,国内外同行评价质量一流、速度世界少见。上海光源部件的国产化率超过70%,从设计到系统集成全是我们自己的。

  我们的建筑也非常有特色。美国阿贡国家实验室主任一行来参观,主任夫人赞不绝口,“非常漂亮、艺术!”新加坡世界科学出版社出一本百年加速器简史的书,在全世界上百台光源中,只选了上海光源。

  徐洪杰:开工前,主要完成了三大任务:一是设计本身,由科学家做物理设计、工程设计。二是关键技术预制研究。三是组建队伍,招聘各类通用专业、专门专业的人才。这个工程有非常特殊的专业要求,比如国际上的光源都建在很坚固的地面上,而上海是个“烂泥滩”,软土地基,实验大厅有2万平方米的地板,我们要求微震动小于1微米;长432米的隧道,温度误差要控制在正负0.1℃之间……这些都需要专门的人才来研究。我们研究所没有这方面的力量,这一块是经理部另一位副总经理丁浩(当时的上海市建委副主任)负责的,主要依靠上海的设计和施工单位共同攻关。所以,我们工程有一条重要经验,就是务实高效的院市合作。

  2001年初,我成了工程总经理。院长找我谈话,要我稳住这支特种技术的队伍。当时项目还没上,来自不同学科、领域的年轻人一起在做优先设计、预研。中科院给了一部分经费,不够的部分由研究所自己想办法解决。我们只能靠做别的项目和成果转让赚钱,贴补这个大项目。所以,做这个项目,经费非常紧张,还经常超时劳动,待遇并不好。与我们在装置性能上、规模上差不多的光源,当今世界上有三四个,其中一个在英国,当时就一举投资了3亿英镑(折合人民币超过40亿)!

  徐洪杰:我在河南农村插队四年后才考进复旦,物理系77级。杨老师是中国最早的博士生导师,我是他第一批四个学生之一。当年可不像现在,复旦77级总共只有52个博士生。而我们这个领域,哪怕是非常优秀的博士生,刚毕业还是不可能独立工作。于是,我又成了这个所的第一个博士后,还是跟杨老师,加入一个组,在工作中学会独立。118图库3826论坛118网址



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