- HALF 成功發射首個電子束，能量達 22 億電子伏特。
- 該設施將用於高溫超導、新能源電池及生命科學研究。
- HALF 預計於 2028 年完成，將與其他光源協同運作。
- HALF 所產生的 X 射線預期比前身亮 100 倍，且更加相干。
中國合肥先進輕量設施（HALF）已成功發射首個電子束，能量達到 22 億電子伏特（eV），這標誌著中國建設第四代光源的雄心壯志邁出了重要一步。這一成就為從晶片製造到阿茲海默症的研究開闢了無數新途徑。同步輻射光源是通過粒子加速器或儲存環產生的電磁輻射。一旦產生高能光束，便可利用磁鐵彎曲，並用於探測物質或活細胞，達到亞納米尺度，因而作為超顯微鏡極為有效。雖然以這種方式產生光是昂貴的，但它卻是一種可靠的方式來生成遠紅外波長範圍內的寬帶輻射。
這些設備最初是為高能粒子物理學而建造，隨後經過改造以用作光源。直到第三代設備問世時，低發射率的優先考量才得以實現，以生成高度聚焦的小光束。中國在 1989 年於合肥建造了首個光源，並將其應用於研究 SARS 病毒結構、在 9,900 萬年琥珀中成像恐龍，以及砷如何治療白血病等領域。中國還擁有位於北京的高能光子源和上海同步輻射裝置，並於 2023 年開始建設位於安徽省的合肥先進輕量設施（HALF）。
該項目預計於 2028 年完成，並與其他兩個光源共同幫助中國覆蓋高、中、低能量範圍的先進光系統。
HALF 的技術優勢
HALF 是一個第四代光源，旨在使用極為明亮的 X 射線。這些射線是通過在磁場中轉動高速電子產生的。與阿貢國家實驗室的先進光子源或洛倫斯·伯克利國家實驗室的先進光源等第三代光源相比，第四代光源產生的光束更加細小且集中，並能生成更亮的 X 射線。HALF 使用一條長 630 英尺（192 米）的直線加速器來加速電子。在近期的運行中，團隊達成了 22 億 eV 的能量，這標誌著該項目的一個重大里程碑。
HALF 所產生的 X 射線預期比其前身亮 100 倍，且更加相干，並聲稱是全球最亮和最穩定的。
實驗站的應用潛力
該設施還擁有 35 個實驗站，將用於高溫超導、新能源電池、材料以及生命科學研究。這些實驗站的首批將配備極紫外光刻平台，這一技術對製造先進半導體至關重要。該技術目前受到美國的嚴格出口管制，這將為中國開啟合作的機會。參與該項目的科學家何志剛表示：「成功產生電子束意味著我們已朝著最終目標邁進了一個關鍵步驟。」
項目 規格 能量 22 億電子伏特（eV） 加速器長度 630 英尺（192 米） 實驗站數量 35 個
HALF 對中國科研的影響
HALF 的成功發射標誌著中國在先進光源技術上邁出了重要一步，這不僅提升了國內科研的能力，還有助於在半導體和生命科學等關鍵領域的發展。隨著 X 射線亮度的提升，研究人員將能更精確地探測物質結構，從而推動相關技術的創新。此外，HALF 的建設將使中國能夠在全球科研合作中佔據更有利的位置，特別是在受到出口管制的技術領域。