上海光源：科学装置十周年展望

大科学装置是指通过较大规模投入和工程建设来完成，建成后通过长期的稳定运行和持续的科学技术活动，实现重要科学技术目标的大型设施（黄敏和杨海珍，2006）。1939年，美国建成世界上第一台回旋加速器，极大促进了原子核、基本粒子的实验研究，也让欧内斯特·奥兰多·劳伦斯获得1939年诺贝尔物理学奖。国际上，发达国家在二战以后均大力建设各类大科学装置，如欧洲大型强子对撞机、美国SLAC国家加速器实验室、日本超级神冈中微子探测器等（王贻芳，2017）。这些大型基础设施对各国科学技术发展产生了深远的影响。例如欧洲核子中心作为世界上最大型的粒子物理实验室，促成了粒子物理学重要成就并发明了万维网，诞生了2个诺贝尔物理学奖和1个图灵奖。SLAC国家加速器实验室已发展成为一个从事天体物理学、光子科学、粒子加速器和粒子物理学等多学科研究的综合实验室。超级神冈探测器对中微子天文学产生了重要影响，小柴昌俊和梶田隆章分别获得诺贝尔物理学奖。二十世纪中叶以前，历届诺贝尔物理学奖的研究成果中，与大科学装置相关的只有一例。在二十世纪七十年代之后，有多于40%的研究成果由大科学装置助力，例如加速器、天文望远镜、科学卫星等。而在九十年代之后，有将近50%的获奖研究与大科学装置有关。在最近70年以来，全球累计有约20例获诺贝尔奖的重要科学研究得到基于加速器的大科学装置的助力（刘朝晖，2018）。

我国大科学装置的发展起源于建国初期，在“两弹一星”等重大科学战略计划的推动下产生。改革开放后，随着全国科学大会的召开，科学技术被认为是第一生产力，我国对大科学装置的投入也有了较大幅度增长，建设了一系列大中型工程项目，例如合肥同步辐射加速器、北京正负电子对撞机、兰州重离子加速器等项目（邢淑英，2009）。“七五”时期规划的5项我国重点推动的科学研究项目中，有2项为大科学工程，投入金额为3.4亿（程豪和周琼琼，2018）；“八五”时期设立的国家目标对基础研究提出了明确要求，也提供了有力的政策和资源保障，对大科学装置高度重视；而“九五”、“十五”期间的投资则增加到近40亿元；“九五”期间国家确定由中科院承担建设的大科学装置共7项，国家制定和实施《国家重点基础研究发展规划》和“973计划”；“十五”明确提出要加强科研基地和科研设施的联合共建，新建并重组部分国家重点实验室，建设重大科学工程，提高科研手段的现代化水平（尚智丛和王鑫，2016）。

20世纪80-90年代，长短波授时系统、兰州重离子加速器、神光装置、合肥同步辐射装置、遥感卫星地面站等设施相继建成，设施建设开始向多学科领域扩展。2000年以后，郭守敬望远镜、上海光源、全超导托卡马克核聚变实验装置、中国西南野生生物种质资源库等新一批设施项目启动建设。2006年，国务院发布《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》，同年批准《“十一五”计划纲要》，实现了大科学装置从“建设”到“实施”的重大飞跃，对大科学装置的投入和重视到达了黄金期。在“十一五”期间开始建设的大科学装置设施为12项，完成验收10项，当时正在建设和运行的重大科学基础设施总共为32项，国家投入近60亿资金，对大型天文望远镜、海洋科学综合考察船、强磁场装置、散裂中子源等12项重大科技基础进行建设（潘慧和陈良湾，2012）。“十三五”国家又优先布局10项设施，我国大科学装置的部署呈现出“技术更先进、体系更完整、支撑更有力、产出更丰硕、集群更明显”的发展新态势。(www.xing528.com)

本报告的主要研究对象上海光源是中国大陆第一台中能第三代同步辐射光源，于2004年12月25日开工建设，2009年4月29日竣工，同年5月6日正式对用户开放，已稳定运行十余年。作为最早对用户开放的大科学装置之一，上海光源包含上百个科学研究试验站和几十条向研究者开放的光束线。上海光源是医药、化工、微电子、石油、微加工、医疗诊断和生物工程等前沿技术的创新实践平台，是信息科学、生命科学、环境科学、材料科学、化学、物理等众多科学领域的突破研究所不可或缺的重要实验工具（李大庆，2009）。其运行的基本原理来自同步辐射光源的物理特性，以下是关于同步辐射物理原理的简单介绍。