編者按

1983年4月8日，國家計劃委員會批準國家同步輻射實驗室立項。這是我國第一個國家級實驗室，我國第一臺自主建設的專用同步輻射光源就誕生于此，科研人員親切地稱它為“合肥光源”。

裴元吉，合肥同步輻射加速器的總技術負責人之一，在立項、總體設計、工程建設、整機調試中為加速器的建造、性能達國際先進水平等方面作出了重大貢獻。

中國科學技術大學西區的西南角，一座狀如“飛碟”的大型建筑格外引人注目，這就是國家同步輻射實驗室。我國第一臺自主建設的專用同步輻射光源“合肥光源”在這里建成，發出中國第一束“神奇之光”，照亮了我國科學家“追光”的賽道。

合肥光源

來源｜中國科學技術大學國家同步輻射實驗室

官網

這是一段成長的歷史，也是一個奮斗的故事。

為國鑄器：打造探索前沿科學的“眼睛”

1970年，中國科學技術大學南遷合肥后，辦起了加速器專業。

“加速器專業辦起來之后，大家都在考慮我們的專業到底是往哪個方向發展。”那段時間，“閑不住”的裴元吉一年里有半年時間到處去外面找項目。他于1964年從中國科大近代物理系畢業后，就留校從事加速器研究和教學工作。

“我們這一代人是國家培養出來的，總想通過個人努力做出些成績，為國家作貢獻。”裴元吉說。

但究竟做什么才能對國家的科學發展更有好處，起初他并沒有答案。

1975年底，裴元吉向來合肥考察的錢三強匯報了四處找項目的情況。聽了匯報后，錢三強說：“你們要立足自己來干這個事情。”“錢先生的話對我觸動很大，回來就想怎么辦，我們教研室老師就重新一起調研，想路子。”裴元吉回憶。

裴元吉和其他年輕教師查找國內外文獻，開展了很多調研。這時，國外正在起步建造同步輻射光源的信息引起了他們的注意。當時，美國、日本已經有建成的同步輻射光源，德國、英國等國家正在建設或計劃建設中。我國一些科學家也表示：“我們要做自己的同步輻射光源。”

“就做同步輻射加速器！”這個決定成為整個加速器教研室的共識，中國科學技術大學也支持他們這一大膽的設想。

同步輻射和光一樣，是一種電磁波。1947年，美國科學家首次在電子同步加速器上觀測到這種電磁波輻射現象，并稱之為同步加速器輻射，簡稱“同步輻射”。產生和利用同步輻射的科學裝置被稱為同步輻射光源。

同步輻射光源被稱為探索前沿科學的“眼睛”，像是一把能“照進”微觀世界的“手電筒”。它比傳統實驗室的光源亮上億倍，能把以前無法探測的物質微觀結構“看”得一清二楚。有了同步輻射光源，原本使用傳統X光機需要幾個月才能完成的實驗，利用同步輻射光源僅需要幾分鐘就能獲取數據。

原來實驗室里的光源都是有線譜的，而且只適用于某一類實驗。同步輻射光源產生的波長則是連續譜，覆蓋范圍大，包括遠紅外、可見光、紫外、真空紫外（極紫外）、軟X射線至硬X射線。科學家可以根據需要，從中選取特定波長的單色光，研究特定的科學問題。

正是基于這些特性，同步輻射光源引起了全球物理、化學、生物、材料、醫學、農業等諸多領域科學家的興趣，成為各國競相研發的重要科學裝置。

從零起步，踏上艱辛曲折的“追光”之旅

1977年底，全國自然科學學科規劃會議在北京召開。中國科學技術大學加速器教研室教師金玉明代表學校在會上提交了建造“合肥同步輻射加速器”建議書。

1978年2月，中國科學院正式批準在合肥建設電子同步輻射加速器預研項目，隨即召開第一次籌備工作會議，成立籌備組，討論了建造電子同步輻射加速器的初步方案。

時任中國科學技術大學黨委書記武汝揚擔任項目籌備組組長，科研處處長包忠謀任副組長，何多慧、裴元吉、金玉明、張武等平均年齡不到35歲的教研室年輕教師為主要成員。這支隊伍開啟了一段曲折而艱辛的“追光”之旅。

預研項目定下的興奮期過后，大家冷靜下來，又有些擔憂，“國內從來沒有人建造過同步輻射加速器，我們能行嗎？”

當時，加速器教研室總共20多人，成立了以何多慧為組長的總體組，全面負責技術工作；同時組建了多個專業組，分別承擔各項具體任務。每個人幾乎都是從頭學、拼命學、拼命干，不懂就問。不僅學習書本上的知識，還請國外專家來校作報告，反復討論、集思廣益后，再確定方案。

姚志遠（左一）、裴元吉（左二）

何多慧（中）、金玉明（右二）和

張武（右一）共同商討解決技術難題

來源｜中國科學報

“關鍵技術靠別人是解決不了問題的。”在預研項目中，裴元吉主要負責直線加速器的研制。直線加速器的加速管是核心部件，當時我國還沒有相關加工和制造的單位。“我們曾希望，美國把不用的加速管贈送或低價賣給我們。但就是一根3米長的舊加速管，美國都要價8萬美元。”裴元吉說。

只能自力更生！為了節省項目經費，他們從濟南購買了4臺超精密車床，在學校精密儀器系的主持和協助下，搭建恒溫車間、培訓工人，自主設計、加工制造了直線加速器的加速管。

在學校東區西門南側的加速器小樓里，“從上班開始晚上12點沒有關過燈”“一個人頂三個”，但大家從沒抱怨過，都覺得投身火熱的科研攻關是最大的幸福。

合肥光源直線加速器

來源｜中國科學技術大學國家同步輻射實驗室

官網

創造“4個第一”

“同步輻射”項目正式立項

3年時間，380萬元研究經費，裴元吉和他的年輕同事們創造了中國加速器界的“4個第一”：建成我國當時最高能量30MeV（百萬電子伏特）的電子直線加速器；造出國內第一塊超高精度大型彎轉磁鐵；造出國內第一塊聚焦四極磁鐵；建成國內第一段近儲存環十分之一的超高真空系統。

同時，他們還完成了800MeV同步輻射加速器的物理設計。

1981年10月24日，中國科學院在合肥召開“合肥同步輻射裝置預研制及物理設計審定會”。會議認為合肥同步輻射裝置已基本具備進入工程的條件。

預研項目的完成在國際上引發很大反響，國內外媒體爭相報道。

做完預研，每位小組成員心里都有了底。“干任何項目，如果科研人員信心不足，是絕對做不好的。通過預研，大家建立了信心，弄清楚很多關鍵技術難點，獲得了第一手經驗。同時訓練出一支過硬的科研隊伍，為后期工程打下了堅實基礎。”裴元吉說。

1983年4月8日，國家計劃委員會發文正式批準建設國家同步輻射實驗室。這份復函同時指出：“合肥電子同步輻射加速器實驗室，是國家級的共用實驗室。”由此可見這是我國第一個“國家級的共用實驗室”。

1983年4月8日，國家計劃委員會關于建設國家同步輻射實驗室的復函

來源｜合肥晚報

1984年11月，國家同步輻射實驗室工程破土動工。

從立項到建設，再到運行和多次重大升級改造，數十年來，一代代“追光者”勇擔國家使命，白手起家，攻堅克難，實現了我國同步輻射光源從無到有、從有到優、從優到強的夢想。

如今，合肥光源的運行開放達到國際同類裝置的先進水平，每年運行時間超過7000小時，開機率優于99%，每年為國內外用戶提供優質實驗機時40000小時以上。

參考文獻：

[1]打造中國人自己的同步輻射光源[N].中國科學報,2024-07-03(004).

[2]我與國家同步輻射實驗室建設——裴元吉教授訪談錄[J].中國科技史雜志,2009,30(02).

中國科學家博物館出品