今天凌晨4點,上海光源線站工程首條光束線站成功完成首輪調試。這意味著上海光源二期工程正式進入了調試通光階段。
硬X射線通用譜學線站(BL11B)是一條基于彎鐵光源、以X射線吸收精細結構(XAFS)為主要研究方法的通用線站,是上海光源線站工程首條建設完成光束線站,該線站從前端區(qū),到水冷單色器、單色光狹縫、鏡箱及壓彎機構等,全部由上海光源設計、國內自主加工完成。BL11B的首輪調試成功,是上海光源線站工程開工建設以來一個重要的里程碑,標志著上海光源工程正式進入了調試出束階段。BL11B的主要驗收指標是實現寬溫區(qū)(10K-1200K)的原位譜學實驗能力,下一步科研人員將不斷優(yōu)化線站參數,使線站盡快達到驗收指標。上海光源線站工程將按照計劃的6年工期于2022年12月竣工完成,爭做質量一流,速度國際領先的先進光源。
目前上海光源已建成一條基于XAFS方法的光束線站(BL14W1),在開放七年多的時間里,已經完成了上千個課題,用戶覆蓋了物理、化學、材料、生物、環(huán)境、地質等各個學科。在運行過程中,用戶的需求主要體現在兩個方面:1)實驗機時緊缺。利用XAFS線站,用戶已經完成了眾多高質量的工作,在Science、Nature、PRL、JACS、Angew. Chem.Int. Ed.等國際一流雜志上發(fā)表了一批高水平的研究成果(圖1.1),同時吸引了國內更多的研究組投入到XAFS站用戶這一群體中來。這也導致了日益嚴峻的機時壓力,機時申請獲批率呈逐漸下降趨勢(圖1.2)。從國際上來看,很多成熟的光源都有約1/4的線站具有吸收譜的采集能力,上海光源目前的一條XAFS線站已經遠遠不能滿足實際需求。2)對新實驗方法尤其是原位時間分辨方法的強烈需求。如能源、環(huán)境、材料等研究領域,在毫秒到秒的時間尺度上原位地研究一些動態(tài)過程的結構變化,是解決這些領域中的一些重大基礎性問題的關鍵。從國際上來看,快速掃描XAFS(QXAFS)是一種發(fā)展比較成熟的快速掃描技術,可以實現毫秒-秒級時間分辨,能夠滿足不同學科的研究需求。當前國際上許多XAFS線站都具備了時間分辨功能(如SLS SuperXAS,SOLEIL SAMBA等),QXAFS技術已經成為XAFS方法發(fā)展的一個重要方向。
從解決用戶研究的實際需求出發(fā),硬X射線通用譜學線站的建設目標為:
1)建立通用XAFS實驗方法,滿足一般用戶需求,緩解目前日益緊張的機時壓力,分流和擴大用戶群體;
2)發(fā)展毫秒-秒級時間分辨的QXAFS方法,開展原位動態(tài)過程研究,滿足部分領域關鍵性科學問題的研究需求。
線站建成以后,將與現有的BL14W1線站互為補充,無論從機時還是實驗方法上,都能夠滿足大部分用戶的需求,從而為用戶高水平的研究成果提供強有力的支持。
值得一提的是,二期工程較一期難度更大,技術要求更高,得益于近年來上海光源工程隊伍的加強,工程的許多關鍵技術如單色化裝置、X射線鏡箱等都實現了自主化設計和制造,達到國際一流水準,也為國內其他光源大科學裝置的建設和研究奠定了良好基礎。
(看看新聞Knews記者:吳驥 實習編輯:顧博涵)
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