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《文汇报》通版报道

中国科学技术大学

国家同步辐射实验室

这里建有我国第一个

专用同步辐射装置合肥光源

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合肥光源：藕塘

飞出超级“中国光”

很多人以为，大科学装置只服务于象牙塔里的基础科研。但在位于中国科学技术大学的国家同步辐射实验室，一束同步辐射光正在照进动力电池、新型显示器、高端光学元件等产业一线。

这里建有我国第一个专用同步辐射装置合肥光源——周长66.13米的储存环隧道中，电子被加速至接近光速，转弯时释放出亮度超出普通X光亿万倍的同步辐射光。这束看不见的光，经由一条条光束线输送到各个实验站，成为科学家洞察原子、分子运动的“超级显微镜”。

1989年出光至今，合肥光源运行开放达国际同类装置先进水平——每年运行时间超过7000小时，开机率99%，为国内外用户提供40000小时以上的优质机时，为突破产业发展中“看不见、测不准”的瓶颈难题屡建奇功。

“合肥光源目前建有11条光束线、13个实验站，一些产业难题用常规手段‘看不见’，但在这里逐渐被‘看清’。”中国科学技术大学国家同步辐射实验室实验部副部长叶逸凡带着记者穿过安全联锁门，进入储存环大厅。

大厅里，13个实验站排得满满当当，每一寸空间都被利用起来。一条条泛着金属光泽的光束线管道纵横交错，末端的实验线站上分布着探测器、真空腔体等设备。科研人员将实验样品放进样品台，屏幕上不断跳动着能谱、衍射散射和谱学的实时数据。

“普通实验室仪器往往只能看到材料的宏观性质。”叶逸凡说，但对于碳、氮、氧等轻元素的价态变化，薄膜界面的细微缺陷，以及转瞬即逝的分子反应中间体，常常“测不清、辨不明”，而这些恰恰是许多产业研发绕不开的痛点。

与国内其他几大同步辐射装置相比，合肥光源能量虽不算高，却覆盖了从红外到软X射线的完整波段。锚定远红外、真空紫外、极紫外和软X射线等特色能区，合肥光源专攻轻元素、化学键、表面界面研究，发展出一系列独门秘技。

真空紫外光电离质谱技术是合肥光源最具辨识度的秘技之一。传统质谱仪靠电子轰击打碎分子，容易产生较多碎片离子，合肥光源的真空紫外光可让分子尽可能少地发生碎裂。这种方法能捕捉火焰燃烧、煤化工催化过程中稍纵即逝的自由基，就连质量相同、结构不同的同分异构体，也能凭借光电离截面这张“分子指纹”被区分开来。

这项本土生长的原创方法，已结出一系列重量级成果：齐飞教授团队在中国科大任教期间用它解析发动机燃烧反应网络，拿下国家自然科学奖二等奖；包信和院士团队捕捉到合成气制烯烃的关键中间体乙烯酮，打破传统费托合成认知，成果入选“中国科学十大进展”；中国科大曾杰教授团队在多个复杂催化反应中直接捕捉关键气相中间体，相关成果先后发表于《自然—纳米技术》《自然—材料》。

合肥光源的另一大特色是“水窗”波段软X射线显微成像。在280至540电子伏特的特殊能量区间，能对生物样品进行接近天然存活状态的纳米尺度三维成像，相当于给细胞做了一次“活体CT”，弥补了电子显微镜样品必须脱水固定带来的假象问题。

此外，角分辨光电子能谱、软X射线磁圆二色谱可直接观测二维材料、磁性材料的电子态与自旋行为，可服务于量子材料前沿探索。

看清之后，如何用起来？合肥光源给出的答案是：把企业生产线上的难题提炼成科学问题，再利用大科学装置找到解决方案，最终反馈到产线。

为快充电池提升性能，是一个典型案例。合肥一家科技企业在电池研发中一度遭遇瓶颈：要突破快充性能，就需要弄清电极内部孔隙的演变机理，仅靠企业内部检测手段很难看清。当企业找到合肥光源，这里的科研人员将这一难题变成了清晰的科学问题，并与企业联合组建研发团队，依托光源设备，在电极内部发现了一种类似葫芦形状的“匏壶型”孔隙结构。它能显著改善电解液浸润与离子输运，为10到15分钟快充工艺的优化指明了方向。“电池样品测试全程需要真空保护，每一组电解液配方从制样、采集谱图到甄别剔除污染数据，人力物力投入巨大。”叶逸凡透露，双方已积累3000多条电解液相关谱图数据，为配方、工艺条件和材料微观结构、电池性能建立起对应关系，给产线工艺迭代提供理论指导。目前，第二轮科研攻关已开启，合肥光源联合企业继续攻坚“高倍率电池性能提升”这一瓶颈问题。

迄今为止，合肥光源已与国轩高科、京东方、皖维集团等数十家企业开展合作，正努力打通从原创科学方法到企业工艺改进的产学研完整链条。

“大科学装置的很多卡脖子技术不是凭空做出来的，而是在常年运行中，倒逼我们把一个个高端光学元件、精密仪器的自主可控‘啃’下来。”叶逸凡说，整个过程是沿着装置提需求、科研练技术、技术反哺装置后，再走向产业市场的。

推开超净间厚重的房门，国家同步辐射实验室特任高级工程师赵帅身着防护服，准备为一块X射线椭球聚焦镜做检测。这种镜子的加工检测，面形精度要达到亚纳米级——相当于在北京市这么大面积的平面上，起伏不能超过几毫米。同步辐射光束必须依靠这类镜子完成精准聚焦，才能照射到样品上。

“很长一段时间里，这种镜子只能依赖进口，一块身价高达70万元，交货周期漫长，还随时面临供货限制。”赵帅告诉记者，团队攻克了镜面加工、超高精度检测等全套工艺。如今，这面“合肥造”的镜子性能已追平进口产品，未来还可服务激光聚变、空间探测等国家重大能源项目。

光栅是另一个典型的核心光学元器件。合肥光源的高性能光栅早先高度依赖进口，遇到全球采购高峰期，货期和质量常无法得到保障。于是，团队完整打通整套工艺，解决了光栅的自主制造难题，并孵化出高科技企业。如今，国产光栅产品不仅保障了新建高能光源——合肥先进光源的建设需求，还拿下国内外多个大科学装置的订单。

这种“从零起步、自主攻关”的基因，早在合肥光源建设之初就已埋下。

记者在合肥光源第一代建设者裴元吉的办公室，看到一张“高龄”藤椅。它陪着裴元吉从设计图纸开始，经历了几十年岁月：上世纪70年代末，一支平均年龄不到35岁的科研团队，在合肥一片藕塘菜地上开启了光源项目的预研。经费紧缺、无现成经验可循，他们却创造了当时同类装置建设的“中国速度”。

裴元吉回忆，当国外专家来参观时，他非常自豪地对他们说：“All of these are made in China.（所有这些，都是中国自己造的。）”如今，接力棒交到了新一代人手中。30多岁的叶逸凡、赵帅等青年科研人员承担起关键元件国产化的使命，把一个个过去“买不到”的核心部件变成“自己造”。

这场跨越数十年的创新接力，正在迈向新的起点。作为国家“十四五”重大科技基础设施，合肥先进光源（HALF）正在加快建设。它不仅承载着从第一代合肥光源延续而来的自主创新基因，更将把中国同步辐射光源的性能推向新的高度。

大科学装置的价值不止于产出论文数量，更要看能为国家解决多少真实的科学与产业难题。随着HALF建成，原位工况实验将得到进一步发展。“现在测电池，大多是充放电到某一状态后再拆开取样；未来将有条件实现电池一边充放电，一边实时追踪其电极内部微观结构演变。”叶逸凡表示，先进光源已为集成电路极紫外光刻、新能源催化、量子材料、生命软物质等领域规划了专门线站。

“所有这些，

都是中国自己造的！”

回想上世纪70年代，我们还只是30岁出头的年轻人，当时心里总憋着一股劲，想为国家科技事业作贡献，但从何入手？

那时，中国科学技术大学刚从北京迁到合肥，条件十分艰苦。听说要建设同步辐射光源，虽然我们这20多个年轻人没有任何经验，但依然想要为我国建成专用同步辐射加速器。

究竟是自主研发，还是跟着国外技术走？当时，钱三强先生的一句话对我们触动很深：“不要抱大腿，我们抱大腿吃的亏还少吗？”此后，我们经过调研，下定决心走“自主研发”这条路。

1978年，合肥光源启动预研，中国科学院拨款380万元经费，要求我们3年攻克关键技术，再正式申请项目。那时，我们什么都缺，人才缺、设备缺、加工条件缺。我们就“请进来、派出去”两条路一起走——把国外专家请到安徽做报告，同时派人到美国、意大利、德国去学习，但学回来的东西要结合自身条件消化、吸收、创新。

直线加速器的加速管是核心部件，那时国内没有厂家会加工。我们曾想从美国买一根旧的，但对方开口就要价8万美元，我们根本买不起。所谓“求人不如求己”，我们从济南买来4台超精密车床，决定自己搭建车间进行研发。

那几年，我们搭建恒温车间，派工人出去学习操作技能。有的部件需找协作单位共同完成，为此我们全国跑，甚至到贵州大山里的军工厂寻求支持。那时，加班是常态，科研小楼的灯经常亮通宵。但没有人抱怨艰苦、讲条件，大家心里就一个念头：把装置做出来。

不光是加速管，脉冲切割磁铁、超高真空系统……不知有多少硬骨头要啃。1987年，项目面临下马风险——上级提出，如果那年年底直线加速器不能建成，项目就要撤掉。

按照常规，直线加速器安装调试至少要一年半，但留给我们的时间不足10个月。整个团队为此拼尽了全力，当时一小时加班费只有六七毛，但有的同事一个月加班费就多达140元，可想而知熬了多少个通宵。

在这种干劲下，我们180天就完成了电子直线加速器安装，调试只用了不到一个月，紧接着电子储存环安装也顺利完成。1989年4月26日，合肥光源正式出光——从总调到出光只用了23小时，放眼当时世界，在同类装置中，这个速度绝无仅有。

成功出光后，有外国专家来合肥光源参观。他们挨个打量设备，问我们零部件从哪里进口。我很自豪地告诉他们：“All of these are made in China.”——除了少数仪器，绝大多数部件都是国内自主研制。这让国际同行看到了中国在加速器领域的实力。

很多人问，建设合肥光源最大的成果是什么？我认为，第一，让我国的同步辐射技术在世界上占有一席之地；第二，培养了整整一代人，很多当年在光源成长起来的年轻人，后来在全国多个大科学装置挑大梁。

当年，我们一边建装置，一边就意识到，不能依赖国外光学元件，一定要想办法自己研制。几十年过去，这些技术陆续成长，有的衍生出企业，实现成果转化，这就是大科学装置“沿途下蛋”。

看到现在这些年轻人，他们通过不断攻关，让越来越多的关键元件实现国产化，我内心十分欣慰。当年，我们在藕塘边从零起步，解决了“从无到有”；现在年轻人则要解决“从有到强”，接力为国家做事。

一代人有一代人的任务。我相信，追光的事业，永远有人接续向前。

在这里，感受“从0到1”的分量

合肥光源是文汇报采访小组与抖音知识创作者共赴“科创中国行·合肥站”的第一个点位。此行一周，团队还密集打卡了中国科学技术大学的机器科学家平台、天地一体量子保密通信网络，以及中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心。每到一处，科学家探索未知的炽热好奇、为国家科技自立自强而奋斗的执着努力，都给采访团队留下深刻印象。

高中时期，我曾来中国科大的国家同步辐射实验室参观过。没想到十几年以后，我会以一个材料学博士、科普博主的身份，与文汇报采访团队一起再次走进这里。

这一次，我有幸遇见裴元吉老师——他是这里早期核心建设者之一，今年已经87岁，依然在工作。1986年到现在，他一直在一间简单到有点破旧的办公室里。那里有一张1978年的破旧藤椅，大家围着这个把手和靠背都已包浆的“历史见证者”，笑着打趣“这把椅子真有阅历”，但笑着笑着，不免肃然起敬。

拍摄结束后，我们不禁感慨，原本是奔着大国重器的硬核故事来的，反倒被这把老藤椅，还有裴老师的精神状态和眼里的光戳中。这份跨越几十年的坚守与乐观，比数据更鲜活、更有力量。

这是我第二次来合肥。这一次，我带着镜头，也带着一个科研工作者的好奇，重新认识合肥。

从中国科学院到美国、瑞士实验室，再到成都、深圳，这些年的科研工作经历，让我对实验室怀有一种特殊的好奇与新鲜感：他们在调试什么？又会为哪个细节停下来？

走进量子保密通信实验室现场，这种新鲜感则变成了另一种熟悉。过去从相关报告和文章读到的概念，成了眼前正在组装的望远镜、等待调校的光路。“墨子号”所实现的星地量子密钥分发，是一条通向星空的路，而起点可能就是眼前的一张实验桌、一面需要仔细调校的镜子。我忽然觉得，科研人员手上的细微动作里也藏着辽阔。

在强磁场科学中心，最吸引我的是带着工厂与车间气息的工作现场：新装置正在组装，样品杆需要加工，超导磁体的实验也在进行。那些被称为“大国重器”的设备，并不是一个已经完成、仅供人仰望的答案——在它们身旁，还有许多问题亟待解决，还有诸多设想等待验证。“从0到1”是我们常说的几个字，站在这里，它们有了分量。

受邀来到合肥，走进中国科学技术大学精准智能化学全国重点实验室之前，我以为“机器科学家”就是一台装着机械臂、能够自动完成实验的机器人。因此，我把自己的真实误解设计进了视频开场。

到了现场我才明白，“机器科学家”其实是一整套相互配合、能参与“实验应该怎么做”的科研系统，能帮助科研人员缩短验证过程，让一个有价值的想法更快接近现实应用。于是，我们决定用一场人与机器的实验PK，把抽象的系统能力变成观众可以直接观察的差别。

拍摄结束后，有人问我：机器科学家会不会取代真正的科学家？我想到一个有些网感的词“梦中情搭”。机器把科研人员从大量重复操作中解放出来，让他们有更多时间思考和创造。机器的能力越强，科学家提出问题和判断方向的能力就越重要。这样的协作，会让科学发现更高效，也给创造留下更多空间。