上海同步辐射光源

1、建设目标和科学目标 上海光源（SSRF）的建设目标是建造一台高性能价格比的中能第三代同步辐射光源，包括一台100MeV的电子直线加速器、一台3.5GeV增强器、一台3.5GeV的电子储存环和首批建造的七条光束线及相应的实验站。电子储存环的最高流强为300mA，最低发射度为3.9 nmrad，配以先进的插入件后，可在用户需求最集中的光子能区（0.140keV）产生高通量、高耀度的同步辐射光，最高光谱亮度可超过1019 photons/(smm2 mrad2 0.1%BW)。SSRF具有安装26条插入件光束线、36条弯铁光束线和若干条红外光束线等六十多条光束线的潜力，它可以同时为近百个实验站供光。

2、首批建造4条基于插入件的光束线站，分别是生物大分子晶体学、硬X射线微聚集及应用、X射线成像及医学应用、软X射线扫描显微；2条基于弯转磁铁的光束线站，分别是高分辨衍射与散射、XAFS;一条组合线站,即X射线光刻与微纳加工。上海光源工程座落在上海浦东张江高科技园区，该园区是国家级高科技园区、园区拥有良好的建设条件。上海光源工程地块位于张江高科技园区的杨桥村南部，工程用地范围约20万平方米，上海张江（集团）有限公司以零地价转让给上海光源工程使用。一期拟建约45000平方米，区域地势平坦、自然地面绝对标高为海拔3.8米。地块基本呈矩形，东西长分别为588至615米，南北宽为333米,总面积约为20万平

3、方米，一期建筑面积为50857平方米。区域地势平坦、自然地面绝对标高为海拔3.800米。场地周边交通方便。建址区域水、电、气、通讯等基础设施齐全。张江园区可供两路互为独立的供电电源，供水系统和东海优质天然气。上海已建设国际一流的宽带计算机数字通讯平台，主干网浦东通讯枢纽建在张江园区，浦东宽带接入网可以给用户提供高速宽带上网手段。主体建筑拟设于地块东侧，综合实验楼设于主体建筑东南侧，便于联系与设备的运输；动力设备用房设于主体建筑东侧，尽量邻近主体建筑，以减少管线投资和能源的损耗。综合办公楼则位于场地中部与主体建筑紧邻，面迎主要入口，便于同外界的联系。生活区设在地块的西南部，与工作区相对分离，利于

4、创造相对独立的安静环境。地块的西部与北部预留未来科学研究发展用地。加速器主要性能参数 储存环： 1) 能量 3.5GeV 2) 周长 432m 3) 周期数 20 4) 直线节长度 412m，166.5m 5) 平均流强 200300mA 6) 最低自然水平发射度 3.9 nmrad 7) 束流寿命 10hrs 8) 引出光斑位置稳定性 10% 注入器： 1) 预注入器能量 100MeV 2) 增强器能量 0.13.5GeV 3) 增强器周长 180m 4) 自然发射度 110 nmrad 首批拟建光束线主要性能 序号 线站名称 光源 束线主要性能指标 1 生物大分子晶体学 小间隙波荡器 能量

5、范围：518keV聚焦光斑尺寸：0.150.05 mm2光通量：1012phs/s (13keV)能量分辨率：1.01011 phs/s能量分辨率： 4.010-4 3 XAFS 弯铁 能量范围：3.522 keV聚焦光斑尺寸：0.2mm1.0 mm光通量：1012phs/s in 0.1%bw能量分辨率：210-4 4 硬X射线微聚焦及应用 小间隙波荡器 能量范围：520keV聚焦光斑尺寸：1012 phs/smm20.1%bw能量分辨率：2500空间分辨率： 50nm光子通量：107 109 (phs/s) 7 X射线光刻 弯铁 能量范围：18keV水平光斑：120mm接收角：40.3 (

6、HV) mrad 波荡器 波长：4.96nm谱分辨（l/Dl）：10000空间分辨率：1540nm光斑尺寸：0.254mm2干涉条纹周期：30100nm 建成后的运行管理 上海光源在建设过程中和建成后，将陆续成立上海光源国家实验室，国家实验室学术委员会和用户委员会。上海光源国家实验室将按照中国科学院知识创新的要求，并根据国际同类装置的经验，建立新的运行机制。 上海光源国家实验室将拥有一支精干的高水平的运行、科研和管理队伍，其主要任务是上海光源的稳定运行和性能改进、同步辐射实验方法和仪器的研制以及部分同步辐射应用研究。加强国内外开放，吸引高水平科学家到装置上开展研究工作将是上海光源国家实验室的主

7、要任务。 上海光源是国家公共科学研究平台，装置运行费由国家支付，科学研究经费由国家实验室和用户自己通过多渠道争取；装置升级改造经费，原则上采用谁的项目谁投资的原则，即：如果国家要求或批准新建线站或机器升级，则由国家出钱，如果是用户要求新建线站则由用户出钱。 上海光源的光束线和实验站简单分为两类，公用线站和专用线站。国家实验室用国家投资建设的公用线站的机时的7080%提供给国内外用户免费使用，用户委员会或科技委根据用户申请决定机时的分配，其余2030%由国家实验室自用；专用线站由用户自己投资建设，若30%作为公用机时，则70%机时免费自用，若全部自用，国家实验室则收取机时费用。组织结构和人员编制

8、 估计上海光源在工程建设期间，最少需要380人左右的工程建设队伍(待初步设计定)。 上海光源建成后，约需要265人左右。加速器工程和线站工程的大部分建设和运行任务，由于科学与技术专业的特殊要求，必须由装置队伍自己来完成；公用设施工程建设则需要装置队伍的参与以保证建成后装置的正常运行。建安工程只需少量装置队伍参与，以保证建安工程满足装置的需求和未来可能的改扩建工作。作为法人单位的上海应用物理研究所，为支持上海光源建设一支高水平的装置队伍，启动了人才队伍建设计划，并提供了相关的支撑条件，从国内外招聘工程急需的科技人员。其次，通过与国内科研、教育单位密切合作，采用长期借调、短期聘用等项目聘任的方式解

9、决工程急需的科技力量。此外，计划在线站工程、公用设施工程中部分采用合作研制的方式，重点解决工程技术人员的短缺。返聘退休的科技人员，不但发挥了他们丰富的工作经验，而且降低了工程结束后的人员分流压力；建安工程将与上海市密切合作，其中甲方的技术和管理人员将采用大部分从上海市相关部门借调的方式解决；需要大量人力的研制工作将尽量通过合同方式委托社会力量完成。人员费用由院、所共同解决。 工程科技委和顾问组 工程科技委主 任: 方守贤 (中科院高能物理研究所)副主任：冼鼎昌(高能所)、杨福家(复旦大学)、陈森玉(高能所)成 员：加速器及综合领域方守贤、冼鼎昌、杨福家、陈森玉、钱文藻、何多慧、陈佳洱、魏宝文、

10、林郁正、樊明武、刘国治（西北核技术所）、张维岩（工程物理院）光学工程领域曹建林、阎永廉、朱健强、赵卫材料、凝聚态物理、化学、微电子领域白春礼、卢柯、候建国、王恩哥、封松林、包信和、金晓峰、洪茂椿生物、药物、医学领域陈 竺、李家洋、牛立文、饶子和、陈凯先、徐学敏、凌峰环境、地球科学 及工业应用领域陈同斌、许志琴 、谢在库工程总顾问陈森玉 工程进展 1993年12月，丁大钊等三位院士建议“在我国建设一台第三代同步辐射光源”。1995年2月，上海市政协八届三次会议期间，谢希德等7位著名科学家联名提出在上海建造第三代同步辐射光源工程的提案，受到了国家计委、国家科技部和上海市委、市政府的高度重视。199

11、5年3月，中国科学院和上海市人民政府原则同意，共同向国家建议建设第三代同步辐射光源上海同步辐射装置（SSRF）。1996年4月，中国科学院和上海市人民政府共同申请在上海建造“上海同步辐射装置工程”重大建设项目。1997年6月，国家科教领导小组原则同意开展上海同步辐射装置工程预制研究。1998年3月1日，国家计委正式批准上海同步辐射装置工程预制研究项目，绝大多数研制项目的技术指标属第三代光源的国际先进水平，总经费8000万。1999年7月，决定SSRF落址上海浦东张江高科技园区，上海浦东张江高科技园区无偿提供300亩建设用地，原则同意首批拟建的7条光束线和实验站。2001年3月，SSRF预制研究

12、通过专家组鉴定，全部预制研究项目的主要性能都达到或优于设计指标。2002年，开始二期预制研究工作。2003年7月，中国科学院和上海市人民政府向国家发改委上报了上海光源工程项目建议书。2003年9月，国家发展和改革委员会委托中咨公司完成项目建议书的评估。2004年1月7日，国务院常务会议批准项目建议书。该项目总投资12.4亿（含0.8亿预制研究费、建筑工程费、设备购置及安装工程费、其他费用、基本预备费）。2004年6月28日，中科院与上海市共同组织项目可行性研究报告的专家评议。2004年6月29日，上海光源工程建设领导小组第一次会议在上海举行，中科院院长路甬祥，上海市市长韩正和中科院副院长江绵恒

13、等出席了会议（右图）。会议听取了项目建设领导机构组成的说明、项目可行性研究工作报告、可行性研究工作报告的评审说明。会议批准了工程建设指挥部、经理部、科技委、顾问组成立及相关人选，选定主体建筑方案，同意项目可行性研究报告上报国家发改委。2004年7月26-27日，受国家发展和改革委员会委托，中国国际工程咨询公司在北京组织专家对上海光源可行性研究报告进行了评估。2004年8月16日，“上海同步辐射装置预制研究项目”通过了国家验收。由中国科学院和上海市等有关部门的领导和专家11人组成了国家验收委员会。会议听取了建设单位的建设报告、项目工艺鉴定意见和预验收意见，查验了工程现场，查阅了文件、图纸等档案资

14、料。委员们经认真审议后一致认为，通过预制研究，项目承担单位切实掌握了建设第三代同步辐射装置的重大关键技术，成功研制出对工程进度有影响的重要部件的样机等，上海同步辐射装置的预制研究任务已经圆满完成，达到预期目标，为建设上海光源工程奠定了基础。2004年10月21-22日，SSRF首批光束线站初步设计评议会在上海召开，21名国内同步辐射应用于光束线技术方面的专家到会。会议听取了SSRF首批7个光束线站设计报告及关键部件工程设计报告，并分组就这7个光束线站的科学目标、设计指标、束线工程技术进行了讨论。专家组提出了36条具体评议意见，除了对光束线站设计方面的专业建议外，还建议应尽快成立上海光源用户委员

15、会，参与相关线站的具体设计，使实验站能更好地满足用户需求。2004年10月20日-21日，SSRF召开了光束线站研讨会，来自中科院高能物理所、中科大合肥同步辐射实验室、中科院生态环境研究中心、复旦大学等有关教学科研单位的近70多位专家教授及中科院基础局的代表参加了会议。会议听取了上海光源工程的进展和光束线站的建设设想、近年来我国同步辐射研究进展、以及SSRF未来在医学、材料科学、环境科学、生命科学等学科中的应用和SSRF光束线站的设计等报告。会议认为，SSRF的设计和建成将为许多前沿学科领域的研究提供一个崭新的综合性试验平台。SSRF未来的用户及各领域专家就光束线站的具体设计参数和建设方案进行

16、了分组讨论。上海光源工程总经理徐洪杰回答了专家们提出的问题，并在总结讲话中指出，SSRF是个用户装置，一定会和用户保持紧密的联系，也会和用户一道建好并用好这个装置，对于任何好的建议和意见都会认真地考虑并尽力做好，希望今后能在上海光源的建设中与业内同仁建立良好的合作关系，为我国同步辐射事业的发展做出新的贡献。2004年10月25-26日，上海光源工程科学技术委员会第一次会议在上海召开。中科院副院长、上海光源工程总指挥江绵恒、科技委主任方守贤院士、科技委副主任冼鼎昌、杨福家、陈森玉院士和工程科技委员会委员20人出席了会议。江绵恒副院长作了重要讲话，他指出，上海光源工程的建成对我国科研工作的开展有重

17、要意义，在大科学装置科研中起到承上启下的作用，希望上海光源工程科技委能在工程领导小组的领导下，做到集思广益、畅所欲言、唯真求实、协同创新，为上海光源的建设提出科学性的指导和意见。在大家的共同努力下，最终将上海光源建设成为水平先进、效率高超、成果显著、发展势头良好、培养大量专业研究人才、服务于国家科学经济社会发展的大型科研平台。会议举行了上海光源工程科学技术委员会委员聘请仪式，讨论并通过了上海光源工程科学技术委员会章程。会议听取了工程总体进展、加速器方案作了报告、高频发射机的选型、上海光源选址的地震动情况和储存环物理方案的比较等工作汇报。委员们就上海光源的科学目标、加速器和光束线站的建设、工程的

18、进度进行了热烈的讨论，提出了很多指导意见。2004年11月15日，国家发展改革委批复上海光源项目可行性研究报告。2004年11月17-18日，中国科学院和上海市政府组织专家在上海召开了上海光源初步设计报告预评审会。会议的工艺类预评审会专家组由来自院内外加速器、光束线站、公用设施领域的28位专家组成，建安类预评审会专家组由建筑、结构、公用设施、概算控制方面的15位专家组成，相关管理部门审查会，由上海市发展改革委和建委联合组织上海市区相关规划、交通、消防、公共事业配套、浦东新区、张江高科技园等方面的12个管理及配套部门，集中审查上海光源工程初步设计。会议听取了总体方案报告和设计人员分系统详细报告，

19、经过质疑和讨论，专家组认为：上海光源的指标先进，其初步设计已经达到了工程开工要求，建议国家尽快予以批准，以便尽早开工，力争高质量、按计划完成工程建设。2004年12月，国家发展改革委批复上海光源项目初步设计。2004年12月24日，中国科学院批复上海光源项目开工报告。2004年12月25日，张江高科技园区张衡路239号，方圆300亩的土地平整开阔，工地上彩旗飘扬。下午14时52分，打桩按钮启动国家重大科学工程上海光源正式破土动工！2005年6月，在充分吸收用户和专家的意见建议的基础上，SSRF调整了首批7条光束线站的设计方案、技术指标等，获工程指挥部和工程科技委的原则同意。2005年8月14日

20、，主体建筑打桩工程完成。2005年8月26日，综合办公楼结构封顶。2005年9月7日，35kV变电站结构封顶。2005年10月28日，动力设备房结构封顶。2005年11月15日，用户招待所及餐厅结构封顶。2006年1月22-23日及2月26-28日，SSRF召开“加速器工程任务书审核会”，审核小组由上海光源工程总顾问、加速器总体组成员、总经济师及工程办有关人员组成，分别对加速器物理组、磁铁组、高频组、束测组、直线加速器、低温组、真空组、控制组、机械组、电源组和注入引出组的工程任务书进行了审核。2006年3月27-29日，中科院综合计划局与基础科学局组织国内加速器和光束线站领域的16名专家，对上

21、海光源工程的建设情况进行现场检查。专家组由陈森玉院士任组长，通过现场考察、分组评议的形式，对上海光源工程加速器和光束线站的质量、经费、进度等进行检查并做出评价意见。2006年4月13日，工程经理部主持召开了“储存环低电平控制评审会”。2006年4月28日，主体建筑钢结构吊装合拢。主体建筑共划分为40条轴线，8个施工区域。自2005年2月5日以来，钢结构沿2条作业线进行吊装，分别自第30轴线按顺时针和逆时针推进，至最后一根主梁吊装，完成环形合拢。2006年4月29日，工程经理部主持召开了“辐射安全联锁系统和剂量监测系统设计评审会”。2006年5月16-18日，工程经理部主持召开了“上海光源工程光

22、束线站调整初步设计评审会”，邀请来自高能所、物理所、中科大、复旦大学、清华大学、上海交大、上海光机所、西安光机所、长春光机所、上海药物所等单位的30余位专家，对调整后的首批7条光束线站初步设计方案逐个进行了评审。专家组认同和肯定了设计方案，并建议尽快进入工程设计阶段。2006年5月22日，上海光源工程科学技术委员会第二次会议召开，中科院副院长江绵恒及方守贤、冼鼎昌、陈森玉院士在内的16位科技委委员出席了会议。会议就上海光源的工程进度、建设内容调整、投资控制和质量控制等提出了宝贵意见和建议。2006年5月10日，动力设备用房土建完成，交付公用设施安装。2006年6月5日，综合实验楼土建和安装完成

23、。2006年6月10日，主体建筑结构封顶。2006年6月22-23日，上海光源应用研究研讨会在上海应用物理所召开。会议邀请冼鼎昌院士、解思深院士、牛立文教授作了精彩的报告。来自上海生命科学院、复旦大学、浙江大学等国内科研院所和高校的50余位同步辐射应用领域的专家学者就同步辐射在材料科学、高压科学、凝聚态物理、成像技术、医学应用等多学科领域的应用研究及前景进行了研讨。2006年6月22日，SSRF加速器集成单元完成了试安装工作（包括储存环机械集成单元和增强器机械集成单元主体设备、隧道墙模型、储存环前端模型、水管和电缆等）（左图），并于23日召开“加速器集成单元工艺评估会”，来自高能物理所、近代物

24、理所的近10位专家对设备样机（首件）的工艺和集成单元总体工艺进行了综合评估。2006年9月30日，用户招待所及餐厅土建和安装工作完成。2006年10月15日，35kV电站正式受电开始试运行。2006年10月26-27日，受国家发展和改革委员会委托，上海市发展和改革委员会与中科院综合计划局、基础局主持召开了“上海光源建设方案调整评审论证会”，来自中科院物理所、高能所、西光所、清华大学、中科大、上海交大、中山医院等单位的17名专家，对上海光源工程5条光束线站和电子直线加速器的调整方案进行了评审论证，中科院物理所麦振洪研究员任评审专家组组长。2006年10月31日，SSRF在张江安装的首个加速器设备

25、低温氦气储存罐安装完毕。2006年11月10日，150MeV电子直线加速器的支架和磁铁系统的部分设备开始在直线隧道中进行安装，标志着上海光源工程正式进入加速器设备现场安装阶段。2006年12月22日，上海光源工程科学技术委员会第三次会议在上海召开（右图）。中科院副院长江绵恒及方守贤、冼鼎昌、陈森玉院士在内的21位科技委委员出席了会议。会议听取了工程总体暨光束线站、加速器工程进展的报告，并视察了位于张江高科技园区的工程建设现场。委员们高度评价了上海光源工程在建筑安装工程、公用设施工程、加速器工程和光束线站工程各个方面取得的可喜进展，并对工程经理部半年多来扎实细致的工作给予肯定。委员们还就上海光源

26、的工程进展与工艺质量控制、用户与实验工作展开了热烈讨论，并提出许多宝贵意见和建议。2007年1月18日，SSRF第一阶段的建安建设任务已基本完成（左图），将全面转入设备安装调试阶段。已完成的有主体建筑的建筑安装以及35kV变电站、动力设备用房、综合实验楼等辅助建筑的安装，综合办公楼、用户招待所及餐厅的装饰工程。公用设施工程设备的安装基本完成，已开始调试和试运行。2007年4月2日，SSRF用于储存环超导高频腔功率源的第一台300kW发射机系统顺利通过现场测试验收（左图）。该发射机系统从法国THALES公司引进，包括可提供56KV高压电源系统、500MHz、300KW速调管系统、前置预放大器以及

27、其他附属设施等。该发射机各项运行参数经测量完全符合工程要求的技术指标，并顺利通过了在300kW下连续运行50小时无故障的最终测试，为即将展开的高频系统的集成迈出了成功的第一步。2007年4月16日，装载着预组装的增强器标准单元 #1共架结构的卡车缓缓驶入主体建筑的货运入口，SSRF增强器正式开始单元的隧道安装（右图）。两个完整的高频腔也同日安装就位。增强器是一台环形同步加速器，周长180米，共分为28个单元，其作用是将电子束团从150MeV加速至3.5GeV，然后注入到电子储存环中。2007年5月15日，SSRF实现了直线加速器的总体出束调试（左图），测得的电子束数据初步达到设计要求，加速器隧

28、道外围辐射剂量测试也在安全范围内，标志着上海光源直线加速器全面进入调束阶段。150MeV直线加速器是SSRF的电子注入器。该直线加速器采用2998Mhz的大功率微波源和基于纳秒栅控电子枪技术的电子源，为满足高束流品质的要求，在国内首次使用了500Mhz的高Q值次谐波聚束器。直线加速器输出的电子束可具有灵活的时间结构、高流强和适中的发射度，使电子储存环能方便地运行在单束团或多束团的不同状态下，以满足光源用户对光脉冲时间宽度的选择要求（从几十皮秒到几百纳秒），并且有较短的注入时间，为今后的光源应用提供了手段。2007年5月23日和6月7日，SSRF分别组织召开了储存环C10单元机械设备试安装工艺评估会和电气设备