- 合肥先進光源成功發射首個電子束，推進 X 射線科學發展。
- HALF 的 X 射線亮度和相干性將超過第三代光源 100 倍。
- 該設施將設有多達 35 個實驗站，涵蓋多個研究領域。
- HALF 是中國半導體獨立計劃的重要基礎設施。
中國在建設其最先進的科學儀器方面邁出了重要一步：合肥先進光源（HALF）成功發射了首個電子束，通過 192 米的直線加速器將電子加速至 22 億電子伏特，為新一代 X 射線科學鋪平了道路。此成就由中國科學技術大學宣佈，該校負責該項目。HALF 是第四代同步輻射光源，這類設施通過在磁場中引導高速電子來產生極為明亮的 X 射線，能夠以原子尺度影像物質。完工後，該設施將成為全球能力最強的科學儀器之一。
每一代同步輻射光源的電子束控制精度均高於前一代。電子束變得更加細緻和集中，隨之而來的 X 射線亦更加明亮和相干。HALF 的 X 射線將比第三代光源明亮且相干超過 100 倍，這一差距並非逐步增長。這將開啟一些在較低亮度下無法進行的實驗技術，包括在原子解像度下成像材料內部的動態，以及映射對早期儀器來說過於脆弱或複雜的結構。根據中國科學技術大學的資料，HALF 設計的亮度和穩定性是全球最高的。
HALF 的技術優勢
該項目的負責人、中國科學院院士馮東來確認，直線加速器的所有關鍵設備均為國內製造。「成功產生電子束意味著我們邁出了通往最終目標的關鍵一步。」該項目科學家何志剛表示。「電子束的質量、穩定性和可靠性對 HALF 進行的實驗有重大影響。」該設施最終將設有多達 35 個實驗站，向全球科學家開放。首批 10 個實驗站涵蓋了廣泛的應用領域：高溫超導研究、新能源電池、先進材料、生命科學（包括阿爾茨海默病研究），以及一個關鍵的極紫外光刻平台，這一過程對製造先進半導體至關重要，目前受到美國主導的出口管制的嚴格限制。
實驗站的多樣性
首批其他實驗站將專注於納米設備。包括極紫外光刻研究站的設置，明確表明 HALF 不僅僅是一個基礎科學儀器，它也是中國半導體獨立計劃的基礎設施。HALF 的建設始於 2023 年，整個設施預計在 2028 年前完成，設有一個 480 米周長的儲存環，設計運行於 350 毫安的束流。投入運行後，HALF 將與位於北京的高能光子源以及上海同步輻射裝置共同形成一個涵蓋高、中、低能 X 射線範圍的三節點國家光源系統，這是一個在西方無可比擬的分佈式科學基礎設施。
HALF 的里程碑進一步延續了一個始於 1989 年的故事，當時中國在克服了重重技術挑戰後建成了首個專用光源——原合肥光源。該第三代基礎設施隨後產生了包括發現砷治療白血病的分子機制、揭示 SARS 病毒的三維結構，以及成像保存在 9900 萬年琥珀中的恐龍化石等一系列成果。其繼任者現在的目標則明顯更高。
項目 規格 電子束能量 22 億電子伏特 直線加速器長度 192 米 儲存環周長 480 米 束流電流 350 毫安
HALF 對中國科學研究的影響
合肥先進光源的成功發射電子束，標誌著中國在高端科學儀器建設上的重大進展。這不僅提升了 X 射線的亮度和相干性，還為許多先進實驗技術提供了可能性。HALF 的建設不僅有助於基礎科學研究，還將成為中國半導體獨立計劃的核心，強化國內在全球科技競爭中的地位。隨著設施的逐步完善，預計將對多個領域的研究產生深遠影響，推動中國科學技術的進一步發展。