合肥先进光源（HALF）是基于衍射极限储存环的第四代同步辐射光源，其发射度及亮度指标的设计目标为世界第一，建成后将是全世界最先进的衍射极限储存环光源。

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我们为什么要建设先进光源呢？人眼所能分辨的最小长度大概为0.1毫米，我们人眼之所以能看到物体是因为可见光照射到物体上通过反射使光线聚焦在我们的视网膜上，这样我们的眼睛就看到了物体，但是如果我们要观察的物体非常微小，小到小于可见波的波长，可见波照射到物体上时无法产生反射就更无法看清微小的物体了。所以当我们想要观察微观物体时，短波长的光源是必要的。

其实光的本质是一种处于特定频段的光子流。光源发出光，是因为光源中电子获得额外能量。如果能量不足以使其跃迁到更外层的轨道，电子就会进行加速运动，并以波的形式释放能量。不同波长的光有着不同的用途，因此为了探究微观材料，我国科学家研制出了同步辐射光源，同步辐射光源简单的来说就是一台大型的X光机，它所发射出来的光的波长才能让我们去研究材料的微观结构，为材料科学、能源环境、医药环境等的基础和营运研究提供重要支撑。

如此重要的科学装置是怎么运转的呢？先进光源共有三个主要部件，分别是直线加速器、储存环以及光束线试验站。知道了它的主要部件我们就一起来了解一下他分分别起到什么作用吧。

直线加速器，其作用是向电子储存环提供所需的电子储存束。电子枪产生的能量为10万电子伏特的电子束，先被约长40米长的直线加速器加速到1.5亿电子伏特能量，然后被注入到周长约为180米的增强器中，由增强器继续加速到35亿电子伏特，再经过注入/引出系统注入到电子储存环。这种把电子束加速到电子储存环运行能量的注入器叫全能量注入器。整个注入过程必须通过一套专门设计的时序控制系统来“精确指挥”。

储存环，电子储存环是一个周长为432米的闭合环形高科技装置，相当于一个学校400米环形跑道的操场，用来储存35亿电子伏特高能电子束。电子储存环是同步辐射光源的主体与核心，其性能直接决定了同步辐射光源性能的优劣。它由真空度为10-10毛的超高真空室、高精度磁铁系统、高频加速腔、高灵敏的束流探测仪器和控制系统等组成。高精度磁铁系统是储存环的主要部件，包括40台二极偏转磁铁、200台四极聚焦磁铁和140台六极色品磁铁。

光束线试验站，实验站是科学家和工程师利用同步辐射光揭开科学秘密、开发高新技术产品的综合科技平台。在这里同步辐射光被“照射”到各种各样的实验样品上，同时科学仪器纪录下实验样品的各种反应信息或变化，经高速计算机处理后变成一系列反映自然奥秘的曲线或图像。

合肥先进光源在国家各方面的需求非常多，包括能源产业链、粮食安全、国防安全等等。在产业方面的话，它也是创新能力的根基，推动产业的升级。比如信息通信领域，人们可以研究未来的量子器件，以及光刻工艺、新材料中的轻质材料、生命健康等领域。

在未来，先进光源就是我们探索微观世界的那盏最明亮的灯。

来源: 数字化科普小课堂