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平台建设
 

 »北京同步辐射装置(BSRF

同步辐射是加速器中接近光速运动的电子在运动方向改变时所发射的电磁波,具有强度高,准直性好,能量范围广(从深紫外到硬X光)等优异特性,成为一种研究物质结构和电子结构的高性能光源。自上个世纪70年代以来,欧洲、美国、日本等发达国家纷纷建立了同步辐射装置,为多个学科的的交叉前沿研究提供先进的大型研究平台。所有的同步辐射装置都是以国家实验室的形式运作,一方面为本国甚至全世界的科学研究提供实验条件,一方面开展新型的实验技术、探测器技术等研究,成为多学科研究的中心。

北京同步辐射装置建成于1991年,经过两次升级改造,性能大幅度提高,是目前中国大陆唯一运行的硬X射线同步辐射装置。在近20年的开放过程中,为我国凝聚态物理、化学化工、生命科学、材料科学和环境科学的研究提供了一个坚实的实验平台,并且取得了一系列研究成果。北京正负电子对撞机重大改造工程完成后,同步辐射专用光运行的能量提高到2.5GeV,流强达到250毫安,用户急需的硬X强度将增加一个数量级,稳定性大幅度提高,多数光束线站能实现兼用光运行。

目前BSRF建有3个实验大厅,共有5个插入件,14条光束线和实验站。其研究领域涵盖了物理、纳米科学、材料科学、化学化工、生命科学、资源环境、医学等,每年为国内外用户提供不少于3个月的同步辐射专用光运行,部分光束线和实验站能在北京正负电子对撞机进行对撞物理运行时提供兼用光。每年有来自国内外的100多个研究机构和大学1000多名用户来BSRF进行300多个的实验。BSRF是国家纳米中心的协作实验室。

同时BSRF也开展具有特色的研究工作,如蛋白质晶体学、纳米材料、X射线相位衬度成像等研究,并积极推动同步辐射实验技术、实验方法和应用的发展和研究。

BSRF与国内外的同步辐射光源建立了广泛的合作研究与交流,并在BSRF停机期间为部分用户在国外同步辐射光源安排用光时间。

BSRF2003年建设成功了我国第一条基于多波长反常散射方法的生物大分子晶体学光束线和实验站, 2006年第二条新的生物大分子晶体学实验站也建成并投入运行。这两条光束线和实验站为我国结构生物学研究提供了可靠的实验基地,在3年的运行中,来自全国的蛋白质晶体学研究组一共向国际蛋白质数据库(PDB)提交了近50个结构,其中一些是具有重要生物学意义的蛋白质结构,如SARS病毒主蛋白酶及抑制剂复合物结构,高等植物捕光天线复合物LHCII细菌效应蛋白AvrPto和植物中对应的抗性蛋白Pto的复合物结构等。

BSRF与北京大学生命科学学院、中科院微生物所开展合作,进行了枯草杆菌结构基因组、微生物硝基氧化酶的结构和功能等研究,在结构解析方法、蛋白质结构和功能研究方面取得了一系列的成果。

BSRF开展了同步辐射相位衬度成像的研究,建立了国内第一个完善的相位衬度成像及CT研究平台,在CT重建理论等方面取得了重要的进展,并将成像研究的成果应用到古生物研究方面,揭示了古生物进化的重大问题。

BSRF建立了一套先进的高温高压实验平台,能够达到100万大气压,7000K的高温高压条件,为研究极端条件下的物质结构提供了有力的支持,这些研究是地球物理、新材料等领域新近发展起来的前沿。 

» 强流慢正电子束装置

慢正电子束流技术是研究材料微观结构的核分析方法,其特点是对原子尺度的缺陷非常敏感,通过调制低能正电子束流的能量,可以研究材料表面及其材料内部微观缺陷的变化和分布,是研究以膜层结构为基础的半导体材料、各种材料辐照改性和损伤等涉及材料微结构和电子结构的特色方法。

高能所经过多年的努力,建成了我国第一台基于电子直线加速器的强流慢正电子束装置。该装置具有慢正电子束流常规及符合多普勒展宽测量方法,并具备了慢正电子束流湮没寿命测量方法,其技术指标和性能达到了国际先进水平。该装置为开展材料科学和各类基础物理研究以及发展相关延伸技术等提供了科学研究平台,并面向全社会开放。

» 北京自由电子激光装置(BFEL

BFEL是一台工作在中红外波段的康普顿型自由电子激光器。1993年已实现基本稳定的出光,并在亚洲首次实现了饱和受激振荡。此后,该装置一直稳定运行至2003年,每年为用户提供出光时间约1000小时。

根据我院一所一址的方针,BFEL2005年启动了搬迁重建工程。 200710月,BFEL恢复正常出光,激光输出波长范围9.5~15um,最大输出能量超过8mJ。目前,BFEL仍然是国内唯一能够持续地实现受激振荡的自由电子激光装置。

BFEL以高亮度强流电子束为工作物质,电子束经加速管加速到30MeV左右注入由周期永磁铁构成的波荡器。在波荡中,电子束辐射的光脉冲被放置在两端的反射镜收集起来,构成一个谐振光学腔。在谐振腔中,后继的电子束与先前电子束产生的光脉冲不断地发生能量转换,使光信号获得最大的增益直至饱和。达到饱和的激光脉冲最终通过反射镜的耦合输出到光学测量台。

BFEL是多学科研究中心规划的三个实验平台之一。高能所努力提高装置性能以满足用户的要求,以期取得更多科研应用成果。 

 

 
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