上海光源线站工程二期首条光束线站调试成功

硬X射线通用谱学线站(BL11B)是一条基于弯铁光源、以X射线吸收精细结构(XAFS)为主要研究方法的通用线站,是上海光源线站工程(上海光源二期)第一条完成建设的光束线站。2018年11月1日8:30,科研人员完成了调束前的一切准备工作,工程经理赵振堂研究员、工程副经理邰仁忠研究员也早早来到了现场。


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11月1日,12点调束正式开始,通过16小时的努力,入射X光依次通过准直镜、单色器、聚焦镜等关键光学元件,随着前端区荧光靶出光、白光荧光靶出光、第一个单色光荧光靶出光、第二个单色光荧光靶出光,11月2日凌晨4:00,在光束线出口铍窗处观测到了同步辐射光斑(9keV, Si(111)晶体),证实同步辐射光到达实验站,完成首轮调试目标。


硬X射线通用谱学线站是一条基于弯铁光源、以X射线吸收精细结构为主要研究方法的通用线站,能够对固态、液态、气态中待测元素的原子近邻结构和电子结构进行研究,具有其他X射线分析技术(如衍射和散射等)难以替代的优势,是目前涉及学科面较广、用户较多的同步辐射实验方法。


据悉,2016年11月20日,“上海光源”线站工程开工。硬X射线通用谱学线站(BL11B)是上海光源线站工程首条建设完成光束线站,该线站从前端区,到水冷单色器、单色光狭缝、镜箱及压弯机构等,全部由上海光源设计、国内自主加工完成。BL11B的首轮调试成功,是上海光源线站工程开工建设以来一个重要的里程碑,标志着上海光源工程正式进入了调试出束阶段。BL11B的主要验收指标是实现宽温区(10K-1200K)的原位谱学实验能力,下一步科研人员将不断优化线站参数,使线站尽快达到验收指标。上海光源线站工程将按照计划的6年工期于2022年12月竣工完成,争做质量一流,速度国际领先的先进光源。


目前上海光源已建成一条基于XAFS方法的光束线站(BL14W1),在开放七年多的时间里,已经完成了上千个课题,用户覆盖了物理、化学、材料、生物、环境、地质等各个学科。在运行过程中,用户的需求主要体现在两个方面:1)实验机时紧缺。利用XAFS线站,用户已经完成了众多高质量的工作,在Science、Nature、PRL、JACS、Angew. Chem.Int. Ed.等国际一流杂志上发表了一批高水平的研究成果(图1.1),同时吸引了国内更多的研究组投入到XAFS站用户这一群体中来。这也导致了日益严峻的机时压力,机时申请获批率呈逐渐下降趋势(图1.2)。从国际上来看,很多成熟的光源都有约1/4的线站具有吸收谱的采集能力,上海光源目前的一条XAFS线站已经远远不能满足实际需求。2)对新实验方法尤其是原位时间分辨方法的强烈需求。如能源、环境、材料等研究领域,在毫秒到秒的时间尺度上原位地研究一些动态过程的结构变化,是解决这些领域中的一些重大基础性问题的关键。从国际上来看,快速扫描XAFS(QXAFS)是一种发展比较成熟的快速扫描技术,可以实现毫秒-秒级时间分辨,能够满足不同学科的研究需求。当前国际上许多XAFS线站都具备了时间分辨功能(如SLS SuperXAS,SOLEIL SAMBA等),QXAFS技术已经成为XAFS方法发展的一个重要方向。


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从解决用户研究的实际需求出发,硬X射线通用谱学线站的建设目标为:


1)建立通用XAFS实验方法,满足一般用户需求,缓解目前日益紧张的机时压力,分流和扩大用户群体;


2)发展毫秒-秒级时间分辨的QXAFS方法,开展原位动态过程研究,满足部分领域关键性科学问题的研究需求。


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线站建成以后,将与现有的BL14W1线站互为补充,无论从机时还是实验方法上,都能够满足大部分用户的需求,从而为用户高水平的研究成果提供强有力的支持。


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值得一提的是,二期工程较一期难度更大,技术要求更高,得益于近年来上海光源工程队伍的加强,工程的许多关键技术如单色化装置、X射线镜箱等都实现了自主化设计和制造,达到国际一流水准,也为国内其他光源大科学装置的建设和研究奠定了良好基础。


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