国家同步辐射实验室简介 吴自玉 田扬超 王秋平

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1 国家同步辐射实验室简介 吴自玉 田扬超 王秋平
中国科学技术大学

2 2005年至今的运行情况 用户分布图 2005年至今:供束36000多小时，接待境内外150多所高校和科研院所的用户2300多位，完成了1100多个用户研究课题，发表近1000篇SCI论文：包括Science(3), Nature(1), PNAS(1), JACS(2), Angew. Chem. Int. Ed.(3), Nano Lett.(2)等等。 22个学科分布 2005 2006 2007 2008 2009 合计 课题数 187 185 159 261 331 1123 用户人数 390 401 341 485 634 2251 发表论文数 176 186 241 192 212 1007 影响因子>3.0论文数 14 15 24 26 40 119

3 代表性成果 在国际上首次发现燃烧过程中的烯醇中间产物。“烯醇类燃烧中间体的发现，需要进一步修正、完善现有的燃烧动力学模型”。Science 308, 1887 (2005) 利用真空紫外光直接电离方法，模拟F+D2反应动力学过程的物理图像，“在量子水平上观察到化学共振态, 解决了三十多年来化学研究中一个悬而未决的国际公认难题” 。 [Science 317, 1061 (2007)] 原位XAFS研究Au纳米颗粒初期成核动力学过程，为纳米材料的可控制备提供指导。J. Am. Chem. Soc. 132, 7696 (2010) 系统研究各种生物质燃料的燃烧机理。 Angew. Chem. Int. Ed. 49, 3572 (2010) 模拟发动机的点火过程，研究碳氢化合物低温氧化机理。 Angew. Chem. Int. Ed. 49, 3169(2010) 利用光电子能谱技术，获得了清晰的金属/聚合物界面结构。 J. Am. Chem. Soc. 131, (2009) 利用同步辐射光电力解离质谱研究了新型智能节能材料VO2(M)的反应机理和相变机理。 Angew. Chem. Int. Ed. 49, 134 (2010) Phys. Rev. Lett. 105, (2010) 首次揭示了SiC-水界面的相互作用机理以及SiC发光材料的全谱发光机制，解决了SiC材料在生物医学和光电子器件应用领域的瓶颈问题。 Nano Letters9, 4053(2009); 10, 1466 (2010)

4 代表性成果 其中一区论文20篇 Accounts Chem. Res. 43, 68 (2010)
Acta Mater. 57, 5053 (2009) Anal. Bioanal. Chem. 397, 2067 (2010) Anal. Bioanal. Chem. 397, 2091 (2010) Anal. Bioanal. Chem. 397, 2095 (2010) Anal. Bioanal. Chem. 397, 2117 (2010) Anal. Bioanal. Chem. 397, 2137 (2010) Anal. Bioanal. Chem. 397, 2143 (2010) Angew. Chem. Int. Ed. 49, 134 (2010) Angew. Chem. Int. Ed. 49, 3169 (2010) Angew. Chem. Int. Ed. 49, 3572 (2010) Appl. Catal. B - Environ. 93, 194 (2009) Appl. Phys. Lett. 94, (2009) Appl. Phys. Lett. 95, (2009) Appl. Phys. Lett. 95, (2009) Appl. Phys. Lett. 96, (2010) Appl. Phys. Lett. 96, (2010) Appl. Phys. Lett. 96, (2010) Appl. Phys. Lett. 96, (2010) Appl. Phys. Lett. 96, (2010) Carbon 47, 967 (2009) Carbon 48, 1970 (2010) Chem. Commu. 48, 7560 (2009) J. Phys. Chem. C 114, 6035 (2010) J. Phys. Chem. C 114, 7940 (2010) J. Phys. Chem. C 114, 9908 (2010) J. Phys. Chem. C 114, (2010) Langmuir 26, 5957 (2010) Macromolecules 42, 4343 (2009) Macromolecules 43, 602 (2010) Macromolecules 43, 2406 (2010) Nano Lett. 9, 4053 (2009) Nano Lett. 10, 1466 (2010) Nature 459, 64 (2009) New J. Phys. 11, (2009) New J. Phys. 11, (2009) Opt. Express 17, 7138 (2009) Opt. Lett. 34, 3038 (2009) Opt. Lett. 35, 1765 (2010) Phys. Rev. B 79, 3038 (2009) PRL 105, (2010) PNAS 107, (2010) Polymer 51, 232 (2010) Polymer 51, 774 (2010) Science 328, 240 (2010) Talanta 81,1877(2010) 其中一区论文20篇 Chem. Geol. 74, 268 (2009) Chem. Mater. 21, 5485 (2009) Cryst. Growth Des. 9, 4296 (2009) Chemistry-A Euro. J. 16, 4297 (2010) Dalton T (2009) Environ. Sci. Technol. 43, 1160 (2009) Environ. Sci. Technol. 43, 5776 (2009) Environ. Sci. Technol. 43, 9084 (2009) Environ. Sci. Technol. 44, 6357 (2010) Inter. Rev. Phys. Chem. 29, 369 (2010) J. Am. Chem. Soc. 131, (2009) J. Am. Chem. Soc. 132, 7696 (2010) J. Am. Soc. Mass Spectr. 20, 430 (2009) J. Chem. Phys. 130, (2009) J. Chem. Phys. 130, (2009) J. Chem. Phys. 131, (2009) J. Comb. Chem. 11, 523 (2009) J. Phys. Chem. B 113, 2066 (2009) J. Phys. Chem. B 114, 6806 (2010) J. Phys. Chem. B 114, 7179 (2010) J. Phys. Chem. C 113, 4263 (2009) J. Phys. Chem. C 113, (2009) J. Phys. Chem. C 113, (2009)

5 达到国际同类光源水平 HLS与国际同类装置的比较 光源 电子能量(GeV) 发射度 (nm•rad) 流强 (mA) 运行光束线数量
UVSOR  （日本 ） 0.75 27 350 16 ALLADIN （美国） 0.8 120 280 21 CAMD 1.3 300 15 HLS  0.8  180 250 14  达到国际同类光源水平

6 NSRL光源成果与国际同类光源成果比较 年度 光源 论文数 光束线数 1区论文 2区论文 1区+2区论文数 论文均数 2005年 UVSOR(日本) 49 16 4 11 15 3.1 ALLADIN（美国） 85 25 8 28 36 3.4 NSLS(美国） 107 13 8.2 CAMD（美国） 51 3 7 10 NSRL 72 14 2 9 5.1 2006年 58 1 3.6 59 23 38 2.4 91 109 19 7.8 2007年 60 12 3.8 83 3.3 97 7.5 194 6 52 13.8 2008年 53 64 20 17 37 2.6 76 5.8 148 31 10.5 2009年 73 5.6 153 48 55 10.8 注1：NSRL数据只统计了同步辐射应用相关论文，不包括实验室科研人员未直接利用HLS发表的论文及机器部文章； 注2：UVSOR 4条Undulator光束线，ALLADIN 8条Undulator光束线， NSRL 2条Undulator光束线分时使用。

7 部分线站介绍 燃烧(U10) &质谱分析(U14C)
利用同步辐射/分子束质谱技术来探测各种气体、液体燃料的低压预混火焰燃烧、低压热解和氧化反应以及常压扩散火焰燃烧的产物诊断、产物空间和浓度分布分析以及燃烧机制分析。 各种液体、气体、固体的真空紫外光吸收、光电离和光解离研究。 各种气相化学反应的光化学研究，适用于天体化学、星际化学、有机光化学、生物光化学。

8 部分线站介绍 表面物理(U19) 原子分子(U14A) 原位生长薄膜并探测其表面原子结构和电子结构
O2,CO,H2O,C2H4等气体分子吸附催化反应机理研究 界面反应、电子结构和输运性质研究 原子分子(U14A) 利用质量分辨阈值电离、光电离解离、多价电离、正负离子对等高分辨光谱方法，研究原子分子、自由基、团簇的精细能级结构等。 利用光电子/光离子的符合/成像技术,研究阈值分子、自由基、团簇、(生物)纳米粒子的光电离解离动力学, 揭示它们的能级结构等。 利用同步辐射光电离气溶胶质谱仪，研究大气有机气溶胶尺寸分布和化学组成。 星际化学

9 部分线站介绍 红外谱学和显微成像 (U4) 光谱辐射标准和计量 10-15 μm 空间分辨率的中红外显微成像
人体，生物组织的快速成像（FPA） 地质学流体包裹体显微成像 星际物质显微成像 聚合物的显微成像 10－4000 μ m 中远红外、THz谱学 关联电子体系的低能电动力学 半导体光学性质 化学反应动力学 光谱辐射标准和计量 标准光源比对 探测器标定 气体吸收截面测试 反射率、透射率测试

10 X射线吸收精细结构(U7C) X射线衍射与散射(U7B) 部分线站介绍
利用透射、荧光、角分辨等模式，测量XAFS谱，研究固体和液体的原子局域结构 星际物质的元素分析和构型 液相反应动力学 X射线衍射与散射(U7B) 生物大分子晶体学 材料晶体学 薄膜反射率测量 高/低温原位测量

11 部分线站介绍 高空间分辨X射线成像(U7A) 生物细胞功能 材料合成机理 环境科学 考古科学 星际物质

12 电子学和仪器研制 储存环注入、运行、光束线站真空安全监测 注入器脉冲电子枪系统 高频机联锁保护系统 磁场测量系统
超高真空测量与获得设备的关键技术 飞行时间质谱仪的关键技术 大型仪器设备的升级和改造 基于国产旋翼无人机的农业低空高光谱遥感技术

13 准直、真空、机械、光束线等 高精度静力水准系统 真空技术 机械技术 光束线和实验站等技术 NSRL静力水准系统测试系统

14 宽能谱探测器研发 研发基于宽带隙材料的小型新型固体探测器，用于X射线宽谱探测 (4-50 keV)，可用于自由电子激光探测和空间探测。

15 大口径光栅研发 脉宽压缩光栅 用于神光Ⅱ打靶 330mm×330mm 采样光栅 用于神光III原型装置

16 高分辨X射线波带片的研制 波带片效率测试光路图 空心光锥（聚焦）照明——波带片可以提取尺寸为0.6 R的信息。 高分辨率波带片研制
高宽比：7 衍射效率：8.5% 最外环宽度R：80nm 这意味着，我国可研制分辨率达到50 nm的波带片。

17 太阳风离子探测器的结构示意图和探测器光谱响应图
空间探测器标定 中国科学院空间科学与应用研究中心研制的”嫦娥一号”八种有效载荷之一太阳风离子探测器的结构示意图和在U26站测得的探测器光谱响应图。 太阳风离子探测器的结构示意图和探测器光谱响应图

18 电子分析器对正入射30.4nm波长的紫外光的响应 电子分析器对正入射121.6nm波长的紫外光的响应
空间探测器研发 YH-1电子分析器通过探测火星磁层和太阳风中的电子分布来研究火星磁层与太阳风的相互作用机制，并且配合离子分析器的探测结果可以研究火星等离子体的加速机制和磁层中水的逃逸。 电子分析器的结构图 电子分析器对正入射30.4nm波长的紫外光的响应 电子分析器对正入射12-30nm的紫外光的响应 电子分析器对正入射121.6nm波长的紫外光的响应 电子分析器对正入射20-130nm的紫外光的响应

19 星际化学 利用模拟星际环境中真空紫外光化学反应过程。
了解星际物质中分子、自由基与光子相互作用宏观反应动力学过程，揭示宇揭示宇宙中生命的起源过程。

20 太阳系中甲烷的光化学研究 模拟土星的卫星Titan和木星的大气成分，利用质谱方法研究化学反应产物，推测其反应路径。 Titan(土星的卫星)
N2/CH4 木星 H2/CH4

21 陨星氧同位素异常分布的起源研究 Science, 2008, 321, 1328 利用质谱技术研究CO光解离过程，研究来自星云内部的陨星中氧同位素异常分布的原因，为研究太阳系的早期形成提供了新的研究手段。

22 红外和X射线谱学/成像 研究星际灰尘 利用红外和X射线谱学/成像方法，研究太空微尘的元素分布和形态。
SCIENCE 314，1720 （2006）

23 谢 谢！