新華社上海４月２９日電（記者 張建松 劉丹）無論是拍胸透、還是照ＣＴ，現代醫學診斷都離不開Ｘ光。作為第三代同步輻射光源，“上海光源”裏射出的光強度是Ｘ光的上萬倍，亮度是Ｘ光的上億倍，這種光可為現代醫學診斷提供更加有穿透力的“火眼金睛”。
據上海應用物理研究所研究員、上海光源束線工程部主任肖體喬介紹，上海光源首批建成的７條線站中，有一個就是“Ｘ射線成像與生物醫學應用線站”。傳統的Ｘ光診斷方法只能看到幾毫米，且圖像比較模糊，而上海光源裏的光則能細緻到微米，能清晰地拍出過去“隱形”的血管、神經等軟組織照片，甚至能讓Ｘ光線無法覺察的腫瘤初期細胞也暴露無遺，這有助於醫生發現更早期的病變，提前介入治療。
例如惡性腫瘤是病變細胞無節制增生形成的。這是由於細胞核內控制細胞分裂的基因密碼變異，去“關閉”細胞分裂功能，導致病變細胞的無限制增長。利用同步光的微束技術，科學家就可以研究基因密碼的變異機制，並尋求診斷和治療辦法。“有了第三代光源，對癌症早期發現與早期治療將帶來極大飛躍。”肖體喬説。
中國科學院高能物理研究所方守賢院士指出，利用先進的同步輻射光源還能大大改進傳統的醫學診斷方法。例如心臟病上威脅人類健康的一大疾病，其中最危險的是冠狀動脈狹窄或閉鎖時引起的心肌梗塞，而醫學界對於心肌梗塞還缺乏絕對安全和易於操作的高靈敏度診斷手段。但有了同步輻射光之後，情況正在改觀。人們利用同步輻射光波長（能量）連續可調的特點，設計了一種新的血管造影像術－－雙色減值造影術。這種診斷方法靈敏度高，只需用低濃度的碘液，通過靜脈注入，操作簡單安全。
由於可在毫微秒的時間內拍完一張照片，因而不會因為心臟的跳動而導致圖形的模糊，所得到的圖像也十分清晰。
復旦大學同步輻射研究中心副主任張新夷還指出，上海光源還可以在我國中醫研究中大顯身手。例如，大多外國人承認針灸是一種有效的醫療手段，但對穴位的存在還一直有質疑，通過上海光源同步輻射，可以利用超強的Ｘ射線實施“微觀成像”，以觀察穴位點以及穴位點周圍的組織分佈和結構是否有差別。
多項措施確保“上海光源”輻射防護安全
新華社上海４月２９日電（記者 張建松、劉丹）上海光源建成後將向國內外用戶開放，其輻射防護的安全性備受關注。國家環保總局核安全司日前對上海光源的輻射防護進行了嚴格評審，一致認為達到了設計指標，完全符合安全標準。
據中科院上海應用物理研究所所長助理戴志敏介紹，上海光源工程採取了多項措施防護高強度、高亮度的Ｘ射線輻射。圍繞著周長４３２米的儲存環外圍，工程建造了１米多厚鋼筋水泥的屏蔽圍墻，局部地區進行了屏蔽加厚；在屏蔽墻之外、Ｘ射線被引出所到達的光學棚屋和實驗棚屋，也全部是用鉛做的－－因為Ｘ射線無法穿透鉛。
為確保光源開機後實驗環內無人，除了採用視頻監控、廣播通知、響鈴、閃燈等提示外，上海光源的運行部門還會派專人進行安全搜索；上海光源實驗裝置內安裝了上百個緊急按鈕，開機後按任何一個按鈕，機器就會立即切斷電源，停止産生Ｘ射線，保證人身安全，這一安全控制系統採用的是國際安全標準。每次停機檢修的時候，上海光源也規定要先通風４０分鐘後，通過輻射劑量儀的安全檢測後，才能進去檢修。
在上海光源工程所在的上海應用物理所園區內，總共還安裝了５２對中子與伽瑪線探測器，建立了一個對光源工程周圍環境的專用輻射監測網。
目前，上海光源的實驗大廳輻射水平保持在上海的本底狀態。進入大廳進行光源實驗的科研人員，將全部佩戴一個如口哨般大小的“個人輻射劑量計”，工作人員定期檢查這個儀器所記錄的輻射劑量，對每位實驗者的輻射劑量建立個人檔案，並專門建立一個數據庫。
此外，上海應用物理所還制定了一套完善的輻射安全管理制度，並編制了專門的教材，對每位光源用戶進行上崗前的安全培訓。每條線站的負責人對用戶實驗樣品的安全性，也都要事先進行嚴格檢查。
“上海光源”將引發我國新材料研究産生“連鎖反應”
新華社上海４月２９日電（記者 張建松 楊金志）“第三代同步輻射光源對材料科學已經産生了深刻而廣泛的影響，上海光源的建成，必將大大推動我國新材料科學研究和應用的發展，甚至産生‘連鎖反應’。”中科院上海硅酸鹽研究所透明光功能無機材料重點實驗室主任趙景泰説。
上海硅酸鹽所作為上海光源硬Ｘ射線微聚焦光束站及Ｘ射線衍射光束站的用戶委員會成員，目前已有三四個課題組依託上海光源進行新材料研究，其中僅透明光功能無機材料重點實驗室就申請了七八個課題，涉及透明陶瓷、薄膜、納米材料等多項研究。
“通常，人們往往是通過某種巧合而發現新材料，通過對其性質的研究，取其精華、去其糟粕。利用上海光源這一研究平臺，科研人員就可以期望通過對材料原子結構及性能更加深入的認識，從組分和結構上設計和優化篩選出人們所需要的具有特定功能的新材料。”趙景泰説。
材料的複雜性在於其性質取決於構成材料各種成分的相互作用，由於這種相互作用，導致材料的性質與其單一組分間存在極大差別。而同步輻射光的高強度、高亮度、能量可調及高光子能量的結合，為科研人員探測信號的分辨率提高幾個數量級，使小樣品和表面弱散射以及材料的實時原位研究成為可能，同時還使一些新的光譜方法如磁散射、非彈性散射及需要利用光束相干性的研究成為現實。
而與此同時，基於這些新型的實驗手段和方法所發現的新現象，又促使科研人員更加深入認識並利用半導體、金屬、超導體、合金、複合材料、液晶等材料一些基本物理知識，從而推動我國材料科學進一步發展。
例如，當納米材料在一個方向或兩個方向長度在１到１００納米之間的時候，就形成了一維的納米線和二維的薄膜，三個方向都是納米尺度時維數就“消失了”，也就是零維的量子點或納米晶，並可能表現出與大尺寸材料截然不同的性質。利用這一特性，科研人員通過上海光源這一平臺，就可望設計出納米材料來製作重量更輕、容量更高的電池或量子計算機。
趙景泰認為，利用上海光源，我國科研人員還可以嘗試自己組裝電子（光子）器件，師法自然，學習和借鑒自然的設計規則，例如模倣生物體中的無機材料製備、模倣捕捉太陽能的綠色植物、或以遺傳變異作為自身改善和優化功能的途徑。“這些想法看似很離奇，但利用人類對大自然的逐漸深化的認識，例如生物遺傳進化以及從ＤＮＡ測序到結構和功能研究的進步，這些可能性是無窮無盡的。自然已經做了這些，我們為什麼不能呢？”。
“上海光源”有望成為我國新藥研發的“加速器”
新華社上海４月２９日電（記者 張建松 劉丹）同步輻射Ｘ射線衍射方法是當前測定生物大分子結構的最有力手段，也是研究生命現象與生物過程的一個“利器”。專家指出，上海光源的建成，使我國擁有這一“利器”加速新藥的開發。
據中科院上海藥物所蔣華良研究員介紹，傳統的醫藥研究及開發主要是靠經驗，往往要通過反復的大量實踐，包括模擬實驗、動物試驗及臨床應用等過程，才能將藥性反復改進，再投入試用。通常要研製一種安全有效的藥品，開發週期一般要十年左右，成本也相當昂貴，可達幾億美元。
目前，國際上很多制藥公司已經從這種傳統的藥性實驗方法，轉向有明確目標的藥物分子結構的設計，即在分子生物化學水平上進行研究。其方法是：先研究清楚致病物質的分子（如病毒分子）及周圍分子（組織）的三維結構，然後進行計算機模擬，設計出能對致病分子進行屏蔽或抑制的藥物分子結構，再合成為新藥，這比傳統方法週期短３—４年時間，成本也低得多。
利用高強度和高亮度的同步輻射光，科學家可以很清晰地“看見”生物大分子（如蛋白質、病毒等）的三維結構，掌握它們在生化反應過程中，結構隨時間變化的動態過程，分析輻射對細胞的作用，並對含水量多的活體生物樣品（如細胞）的動態過程進行顯微觀察。從而專門針對致病分子設計出新藥。
目前，國外已經有科學家應用同步輻射Ｘ射線衍射技術，研究了感冒病毒ＫＲＶ１４，並“看到”了這種病毒是通過病毒分子錶面的峽谷底部與健康細胞的表面分子結合而傳染疾病的。因此，科學家專門設計一種藥物分子，可與這些病毒分子錶面的峽谷部位相結合，形成一道屏障，便使健康的細胞不受病毒的侵襲。
利用這種方法，人們還成功研製出用於治療艾滋病的藥物，對於降低艾滋病的死亡率起到了良好的作用。２００３年，我國出現ＳＡＲＳ疫情後，我國科學家也曾利用同步輻射光，成功測定了ＳＡＲＳ病毒主蛋白酶的結構，為研製抵禦ＳＡＲＳ病毒的藥物提供了重要信息。
“上海光源”九成以上部件實現“國産化”
新華社上海４月２９日電（記者 劉丹、張建松）作為我國迄今最大的大科學裝置“上海同步輻射光源”（以下簡稱“上海光源”）九成以上部件實現國産化，並順利完成光束線站等眾多關鍵技術創新及系統集成創新，使我國相關技術達到國際先進水平。
“總投資約１２億元人民幣的‘上海光源’約有７０％的投資量是國內採購或研製，約３０％的投資量屬國外設備進口。”“上海光源”束線工程部主任肖體喬２９日對記者介紹，“從整個部件採購數量上講，國內部件採購數佔總採購數的九成以上。”
中國科學院上海物理研究所辦公室主任賀戰軍説，“上海光源”從裝置到建築均為我國自主設計和集成，具有很高的科技含量。“上海光源”工程科技委員會評價其“質量一流、速度世界少見”。
“上海光源”由加速器以及首批七條光束線站兩大部分組成。如果説“上海光源”的“加速器”是“泉源”，“光束線”則相當於“水渠”，負責將同步輻射光“引流”進入實驗室進行實驗。
賀戰軍説，通過我國科研人員的技術攻關，“上海光源”自主解決併發展了光源加速器的各項關鍵技術，如儲存環超高真空室、數字化高頻低電平控制、高精度數字化電源、無氧銅高Q次諧波聚束腔、高性能插入件等。目前，“上海光源”加速器總體性能已達到國際先進水平。
肖體喬介紹，在“上海光源”建設過程中，“光束線”工程也自主解決了ＳＸ－７００單色器、大尺寸高精度鏡面壓彎機構、高熱負載熱緩釋、弧矢聚焦雙晶單色器、長程面型儀等關鍵技術難點，使同步輻射光傳輸、聚焦、單色化的效率大大提高，充分發揮第三代光源的優越性。
記者在採訪中了解到，“上海光源”的首批７條光束線需要兩台真空內波蕩器，這一關鍵部件主要用於産生高亮度的Ｘ射線，是“上海光源”最重要的組成部分之一。２００８年3月，“上海光源”工程經理部啟動自主研發，克服重重困難僅用１１個月研製成功國內第一台真空內波蕩器。
“真空內波蕩器自主研製的成功，使我國波蕩器技術可在國際上佔有一席之地。”“上海光源”總經理助理戴志敏説。此外，“上海光源”還自主研製成功了中國首臺橢圓極化波蕩器，性能達到國際先進水平。
現已竣工的“上海光源”具有建設６０多條光束線的能力，屆時可以同時向上百個實驗站提供從紅外光到硬X射線的各種同步輻射光，目前首批７條光束線與實驗站全部完成安裝和調試。
我國迄今最大的大科學裝置“上海光源”在滬竣工
新華社上海４月２９日電（記者劉丹、張建松、楊金志）２９日，總投資約１２億元的我國迄今最大的大科學裝置“上海同步輻射光源”在上海張江高科技園區正式竣工並面向國內外用戶開放。中共中央政治局委員、國務委員劉延東出席竣工典禮，並與中共中央政治局委員、上海市委書記俞正聲，全國人大常委會副委員長、中國科學院院長路甬祥，中國工程院院長徐匡迪共同啟動竣工裝置。
如果説醫院Ｘ光為人體骨骼和血管“拍照”，那麼“上海同步輻射光源”（以下簡稱“上海光源”）發出的超強Ｘ光將對微觀世界的認知帶來一場“成像革命”——它將利用比普通Ｘ光機亮上億倍、強百萬倍的同步輻射光對物質進行微觀“成像”，為許多前沿學科領域的研究提供一種最先進且不可替代的工具。
“若把１９世紀末倫琴發現的Ｘ光看成是一支蠟燭，那麼同步輻射光就是光芒萬丈的太陽，足以照亮整個微觀世界。”上海同步輻射光源工程經理部總經理、中科院上海應用物理研究所所長徐洪傑説。
科學研究早已發現，接近光速運動的電子在磁場中作曲線運動改變運動方向時所産生的電磁輻射，也就是同步輻射光源，能為人類開展尖端科研提供巨大便利。從上世紀７０年代起，全球建成和在建的同步輻射光源裝置已有６０余座。在我國，第一代同步輻射光源是“北京光源”，第二代光源是合肥國家同步輻射實驗室，第三代光源就是“上海光源”。
在國際上已經建成的２０臺第三代同步輻射光源中，“上海光源”的能量居世界第四，僅次於日本、美國、歐洲的有關設施。它還將與我國台灣地區以及日本、韓國、印度的第三代同步輻射光源一起，形成堪與美歐媲美的亞洲光源群。
與第二代合肥同步輻射光源相比，第三代“上海光源”其電子束髮射度約４納米弧度，二者相差近４０倍，其得到的光亮度相差約１６００倍（約三個量級）。“上海光源”擁有的高強度、高亮度、高穩定性等特性，可用以從事生命科學、材料科學、環境科學、醫學、藥學等多學科的前沿基礎研究，以及微電子、石油、醫療診斷等高技術的開發應用的實驗研究。
“上海光源”實驗部主任何建華説，僅以生命科學為例，生命科學已進入了後基因組時代，蛋白質科學已成為各發達國家競相搶佔的制高點。而以蛋白質結構和功能研究為主要目標的結構基因組學研究８０%以上的工作需要在第三代同步輻射光源上進行。
開放共享是大科學裝置的顯著特點。“上海光源”具有建設６０多條光束線的能力，屆時可以同時向上百個實驗站提供從紅外光到硬X射線的各種同步輻射光，給用戶的供光機時將超過５０００小時／年。目前，首批７條光束線與實驗站全部完成安裝和調試，所有６０多條光束線計劃在未來１５年內完成安裝調試。
截至目前“上海光源”已收到全國７８所大學的３０１份使用申請，共計２８６８個機時段２３０００個小時。“如此大規模的申請，恐怕將‘上海光源’明年的機時量排進去都不夠。”中國科學院上海物理研究所辦公室主任賀戰軍説，為了保障“上海光源”的有效利用，目前７條光束線各建立起８至１０人的專家評審組，得到評審組評審通過的用戶可得以在“上海光源”免費進行科研工作。
中國科學院院士冼鼎昌説，“上海光源”將為提升我國的綜合科技實力做出不可替代的重要貢獻。而且這種特有的大平臺科研氛圍，將為不同學科間的學術交流提供天然的優良條件。
“上海光源”２００４年１２月２５日破土開工，由中國科學院與上海市人民政府共同向國家申請建造，由中國科學院上海應用物理研究所承建。
“上海光源”將在上海張江構建一個“科研聯合國”
新華社上海４月２９日電（記者張建松 劉丹）“上海光源”全部建成後，將擁有６０多條光束線、上百個實驗站，利用這一先進的同步輻射裝置，我國多學科、多領域的高技術人才今後將匯聚張江，構成一個“科研聯合國”。
目前，中科院上海應用物理所已經收到來自全國７８所高等院校和科研院所的３０１份申請材料，各地科研人員計劃通過“上海光源”的七條光束線站，開展生命科學、醫學與制藥、新材料、物理、化學、石油化工、生物工程等方面的研究和開發工作。總計２８６８個機時、約２．３ 萬個小時，遠遠超過了上海光源２００９年所能提供的開發機時，首批課題正在專家組的嚴格評審和遴選之中。
中國科學院冼鼎昌院士指出，在現代科學技術的發展中，不同學科的交叉與融合往往是産生新興學科領域的契機。上海光源建成後，上千名來自不同學科和高技術領域的科學家、工程師，在同一個科學平臺上開展工作，創造了特有的科研氛圍，上海光源自然而然成為綜合性的大型前沿研究中心，為萌發新思想、創造新方法和開闢新學科提供極為有利的環境。
據介紹，同步輻射與樣品的作用方式至少有２０種，因此衍生出許多實驗方法與技術。每一種方法都是一門專門的學問，有其系統的理論與方法學。如微探針及元素ＣＴ術、Ｘ射線顯微術、譜學顯微術、表面分子狀態研究、時間分辨譜儀蛋白質晶體學、Ｘ射線核共振散射、投影Ｘ光光刻等。
目前，地球和環境科學面臨許多挑戰，科研人員可以以同步輻射Ｘ射線譜學技術作為主要分析手段，在分子水平上描述環境污染物的形態，研究污染物的遷移和轉化的複雜化學過程，從而評估污染風險和確定污染治理方案。基於分子環境科學所建立起來的受環境污染植物的修復技術，可望産生重大的社會效益和經濟效益。
在地球科學研究方面，科研人員可利用高亮度同步輻射Ｘ射線作為微探針，深入地了解地殼深處和地幔中礦物的演變和轉化，對於礦床地質、礦物、岩石、探礦以及地球化學研究也起著重要的作用。
在許多産業研發與檢測領域，如超大規模集成電路中硅晶片中的痕量雜質探測分析、飛機發動機和航天器的疲勞測試、紙漿無氯漂白工藝改進、化粧品效果分析乃至新口味凝膠食品的開發等，同步輻射光都將大顯其非凡身手。
由於上海光源對有巨大産業前景的微電子、微機械等高新技術的開發，起到極大的推動作用。而長三角地區存在擁有此類高技術的許多高端用戶，因此在上海的中長期科技發展規劃裏，已計劃將應用上海光源放在非常重要的地位。業內專家認為，潛在用戶中囊括了微電子與光電子工藝平臺、先進複合材料、紅外光電材料和器件、再生能源等多個領域中的上千名高科技開發商。
背景材料：什麼叫同步輻射和同步輻射光源？
新華社上海４月２９日電（記者 劉丹、張建松）所謂同步輻射，是由以接近光速運動的電子在磁場中作曲線運動改變運動方向時所産生的電磁輻射，其本質與我們日常接觸的可見光和Ｘ光一樣，都是電磁輻射。由於這種輻射是１９４７年在同步加速器上被發現的，因而被命名為同步輻射（Ｓｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ ｒａｄｉａｔｉｏｎ）。
由於同步輻射造成的能量損失極大地阻礙了高能加速器能量的提高，因此在早期同步輻射被作為高能物理極力要排除的因素。後來，人們發現同步輻射具有常規光源不可比擬的優良性能，如高準直性，高極化性，高相干性，寬的頻譜範圍、高光譜亮度和高光子通量等。
從上世紀７０年代開始，發達國家逐步開展了同步輻射的應用研究，其卓越的性能為人們開展科學研究和應用研究帶來了廣闊的前景，因此在幾乎所有的高能電子加速器上都建造了同步輻射線站，以及各種應用同步輻射光的實驗裝置。
同步輻射光源自１９４７年誕生以來，至今已有６０餘年的歷史。隨著應用研究工作不斷深入，應用範圍不斷拓展，同步輻射光源經歷了三代快速歷史發展階段。第一代同步輻射光源是寄生於高能物理實驗專用的高能對撞機的兼用機，如北京光源（ＢＳＲ）就是寄生於北京正負電子對撞機（ＢＥＰＣ）的典型第一代同步輻射光源；第二代同步輻射光源是基於同步輻射專用儲存環的專用機，如合肥國家同步輻射實驗室（ＨＬＳ）；第三代同步輻射光源是基於性能更高的同步輻射專用儲存環的專用機，如“上海光源”（ＳＳＲＦ）。
“上海光源”其電子束能量為３．５ＧｅＶ，僅次於日本的ＳＰｒｉｎｇ－８（８ＧｅＶ）、美國的ＡＰＳ（７ＧｅＶ）和歐洲共同體的ＥＳＲＦ（６ＧｅＶ），居世界第四。“上海光源”包括一台１５０ＭｅＶ的電子直線加速器、一台能在０．５秒內把電子束從１５０ＭｅＶ加速到３．５ＧｅＶ全能量的增強器和一台３．５ＧｅＶ的高性能電子儲存環，以及首批建成的７條光束線站。
至２００８年底，世界上已建成的第一代同步輻射光源有１７臺，第二代有２３臺，第三代有２０臺，正在建造和設計的第三代同步輻射光源有１０臺。預計到２０１０年前後，每天將有上萬名科學家和工程師同時使用這些同步輻射光源，從事前沿學科研究和高新技術開發。
第一代、第二代、第三代同步輻射光源之間的最主要區別，是在於作為發光光源的電子束斑尺寸或電子發射度的迥異。例如第二代的合肥同步輻射光源，其電子束髮射度約１５０納米弧度，而第三代的“上海光源”，其電子束髮射度約４納米弧度，二者相差近４０倍，其得到的光亮度相差約１６００倍，約三個量級。
三代同步輻射光源的另一顯著差別是，可使用的插入件的數量懸殊，第二代光源僅能安裝幾個插入件，而第三代光源可有十幾個到幾十個插入件。由於插入件産生的光較之彎轉磁鐵産生的光具有更高的亮度和更好的性能，可見插入件數量的多寡可直觀地表徵光源的性能的優劣。
