一個有著美麗名字的光源 

　　法國SOLEIL同步輻射光源的法語全稱是Source Optimisée de Lumière à Energie Intermédiaire du LURE，而它的簡稱SOLEIL恰好是法語的“太陽”，作為同步光源的名字實在是太恰當(dāng)、太美了?！?nbsp;

　　SOLEIL是法國繼1992年2月在東南部城市格雷諾布爾（Grenoble）建造歐洲同步輻射裝置（ESRF）之后的第二個第三代同步光源，它坐落在巴黎大區(qū)南部埃松?。‥ssonne）圣奧班（Saint-Aubin）市的薩克萊高地（Saclay），占地30公頃。SOLEIL光源的能量為2.75 GeV，屬于第三代中能光源，其性能和技術(shù)上均位于世界同類裝置的前列，能夠產(chǎn)生比太陽光強1萬倍的光。

　　SOLEIL鳥瞰

　　“第三代光源”是指以高亮度為特征的專用光源，使同步輻射光源的應(yīng)用從過去靜態(tài)的、在較大范圍內(nèi)平均的手段擴展為空間分辨的和時間分辨的手段，為眾多學(xué)科和廣泛的技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域帶來前所未有的新機遇。國際上第三代同步輻射光源按能量分為低（2 GeV 以下）、中（2–4 GeV）、高（6 GeV 以上），它們在提供真空紫外光、軟X 光及硬X 光等方面各有其長。高能光源造價昂貴，中能光源不僅符合經(jīng)濟效益，在許多科學(xué)研究領(lǐng)域具有優(yōu)勢，更多地受到了科學(xué)界的青睞，中能量高亮度光源已成為同步輻射光源發(fā)展的主流?！?nbsp;

　　SOLEIL光源工程2002年2月正式啟動，2006年12月完成首期目標(biāo)，11條光束線開始投入使用，至2009年9月已有16條光束線向用戶開放。SOLEIL總投資3.854億歐元，由法國政府、巴黎大區(qū)和埃松省（Essonne）分擔(dān)。SOLEIL共有雇員300余人，其中80%為科研人員，20%為行政管理人員，另有50多位博士和博士后?！?nbsp;

　　SOLEIL擁有最新的技術(shù)，是向科學(xué)界、工業(yè)界開放的服務(wù)平臺，也是一個國際最前沿實驗技術(shù)的研究實驗室。每年約有2000名用戶在SOLEIL進(jìn)行物理、化學(xué)、材料科學(xué)、電子、生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、地球科學(xué)領(lǐng)域以及與環(huán)境、食品、化妝品、藥品等相關(guān)的研究。SOLEIL光源為加強法國基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)領(lǐng)域的研究提供了新的有力的工具，對法國科技的發(fā)展具有決定性意義?！?nbsp;

　　并不悠久的歷史　 

　　SOLEIL屬于新建裝置，歷史并不悠久，但它的經(jīng)歷也很有些戲劇性?！?nbsp;

　　1992年，法國國家科學(xué)研究中心（CNRS）和法國原子能委員會（CEA）開始籌備和制訂建設(shè)SOLEIL光源的計劃，目的是取代已經(jīng)落后的位于巴黎南郊的奧爾賽電磁輻射加速器（LURE），該裝置在運行的30年中不斷改造和優(yōu)化，于2003年12月徹底退役?！?nbsp;

　　1999年5月，CNRS和CEA組成的專家組提交了在法國北部加來海峽省建設(shè)新同步輻射光源SOLEIL的詳細(xì)草案?！?nbsp;

　　1999年8月，法國科研部長阿萊格爾（Claude Allegre）以20億法郎預(yù)算投入過于龐大為由，決定取消SOLEIL計劃。他建議投資并參與在英國的DIAMOND第三代同步加速器的合作計劃（法國在其20條束線上占有7條）。此舉遭到法國以及整個歐洲科技界、經(jīng)濟界的強烈反對，甚至憤怒。法國議會科技政策評估委員會的報告也認(rèn)為，SOLEIL光源的建造將有利于法國科技的發(fā)展?！?nbsp;

　　2000年9月，在法國各界的強烈要求下，接替阿萊格爾出任科研部長的施瓦岑貝格（Schartzenberg）決定恢復(fù)SOLEIL計劃，8年內(nèi)共投資21億法郎。政府將SOLEIL的選址由原來法國北部加來海峽省的卡昂（Caen）改為埃松省的薩克萊（Saclay）。薩克萊（Saclay）與老的奧爾賽電磁輻射加速器相距僅幾公里，在此建新的加速器不僅可以節(jié)約建造經(jīng)費，還有利于原來加速器的工作人員就業(yè)?！?nbsp;

　　2001年10月，法國國家科學(xué)研究中心（CNRS）和法國原子能委員會（CEA）正式?jīng)Q定建設(shè)SOLEIL光源，投資股份分別占72%和28%。此后，巴黎大區(qū)投入1.49億歐元，埃松省投入0.34億歐元，其它一些地方以及英國、比利時、西班牙和葡萄牙等國也參與了此項目建設(shè)，總投資共計3.854億歐元?！?nbsp;

　　2006年6月2日，SOLEIL完成了調(diào)試，儲存了第一束電子光束，電子光束能量為2.75GeV。　 

　　2006年12月18日，SOLEIL首期工程宣布完工，11條束線投入運行。法國希拉克總統(tǒng)親臨現(xiàn)場揭幕剪彩。他表示：法國從此擁有了一個獨一無二的儀器，一個了不起的可以研究物質(zhì)核心結(jié)構(gòu)的儀器，它可以廣泛應(yīng)用于天文、生物、化學(xué)、考古以及其他所有基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)領(lǐng)域，使法國科學(xué)家擁有了與美國和亞洲同行競爭的手段和工具。SOLEIL首次招標(biāo)，即收到大于預(yù)計用戶2.5倍的使用申請。

　　SOLEIL 全景 

　　2009年1月，法國政府宣布2012年將對SOLEIL投入6百萬歐元?！?nbsp;

　　2009年4月，南非國家研究基金與SOLEIL同步輻射光源簽訂了納米技術(shù)、生命科學(xué)、醫(yī)藥、環(huán)境科學(xué)等合作研究備忘錄。南非方面將為來法的科學(xué)家們提供資金，SOLEIL則將在科研技術(shù)方面提供支持?！?nbsp;

　　2009年7月，法國中部省在SOLEIL投資的3條光束線之一DISCO光束線開始運行，總投資520萬歐元?！?nbsp;

　　2009年9月，已有16條束線順利向用戶開通，其中一半致力于生命科學(xué)研究?！?nbsp;

　　2010年6月，世界最大的博物館——美國史密斯博物館（Smithsonian Institution）與SOLEIL光源和法國國家科學(xué)研究中心（CNRS）就博物館珍品保存、考古及古生物學(xué)科的研究、文物鑒定、文物保護(hù)等方面簽訂了合作協(xié)議。　 

　　2011年，兩條專用于細(xì)胞和組織X光造影的光束線將投入運行?！?nbsp;

　　比太陽光強1萬倍的光是如何產(chǎn)生的　 

　　SOLEIL由注入器、輸運線、儲存環(huán)和同步輻射實驗線站等部分組成。注入器是一臺直線加速器，電子槍產(chǎn)生的正負(fù)電子束在直線加速器中加速后分別注入橢圓形的增強器繼續(xù)加速，直至電子能量直到達(dá)到SOLEIL要求的2.75 GeV。儲存環(huán)周長354米，為了利用產(chǎn)生的同步輻射光，電子進(jìn)入儲存環(huán)后將運轉(zhuǎn)幾個小時。彎轉(zhuǎn)磁鐵使電子改變通常的線性運動軌跡而沿著儲存環(huán)的軌道運轉(zhuǎn)，四極磁鐵使電子束聚焦為頭發(fā)絲般的直徑。扭擺磁鐵（也稱插入件）迫使正負(fù)電子束做波浪形的曲線運動，使電子有可能在直線段產(chǎn)生同步輻射光。儲存環(huán)內(nèi)的電子運行速度幾乎達(dá)到30萬公里/秒的光速，產(chǎn)生的同步輻射光從遠(yuǎn)紅外、紫外，到硬X射線，光強約為太陽光的1萬倍。引出的光束線位于儲存環(huán)四周，每個光束線是一個獨立的實驗室（示意圖中僅畫出8個）。實際上，SOLEIL設(shè)計的最大容量可以容納43光束線。

SOLEIL示意圖：①直線加速器；②增強器③儲存環(huán)④二極鐵⑤四極鐵⑥扭擺磁鐵（插入件）

　　SOLEIL引出同步輻射光至實驗線站

　　同步輻射光通過光束線上的單色儀引至實驗站，每條束線提供的同步輻射光類別不同，實驗站同時提供多種實驗分析技術(shù)，科學(xué)家們因此得以觀察物質(zhì)的微結(jié)構(gòu)，研究物質(zhì)的化學(xué)、電子和磁行為，在生物、醫(yī)藥、材料科學(xué)等領(lǐng)域探索。

SOLEIL光束線分布

SOLEIL儲存環(huán)及加速器高頻系統(tǒng)的低溫設(shè)施

引出同步光的扭擺磁鐵（插入件）HU640

SOLEIL實驗大廳

SOLEIL的實驗站

　　SOLEIL的實驗站

　　涉及多個學(xué)科前沿領(lǐng)域的研究成果　 

　　同步輻射光穿透物質(zhì)本身，使人類了解了物質(zhì)的亞微態(tài)：內(nèi)在結(jié)構(gòu)和基本性質(zhì)。如今，越來越多的科學(xué)研究需要借助同步輻射實驗來實現(xiàn)，尤其是基礎(chǔ)科學(xué)：物理、納米科學(xué)、化學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)、地球和大氣科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、醫(yī)藥甚至古生物學(xué)。　 

　　SOLEIL光源同樣適用于應(yīng)用科學(xué)研究和持續(xù)性發(fā)展：醫(yī)藥、生物技術(shù)、石化、美容、農(nóng)產(chǎn)品加工、機械業(yè)、冶金、塑料陶瓷玻璃品制造、地理環(huán)境、國防、科技警察、文化遺產(chǎn)保護(hù)等。它向全法國和全世界開放，包括中小型企業(yè)、團體和個人?！?nbsp;

　　（1）醫(yī)藥業(yè)　 

　　腎結(jié)石作為常見疾病，其發(fā)病率一直呈增長趨勢，工業(yè)越發(fā)達(dá)的國家，發(fā)病率越高，法國就有10%的人患有腎結(jié)石。這一疾病的檢測相當(dāng)棘手。當(dāng)診斷出來時常常已是晚期，病人不得不進(jìn)行手術(shù)切除。一位Necker醫(yī)院的女病人，罹患遺傳性腎結(jié)石，利用SOLEIL光源上的SMIS束線同步光進(jìn)行了紅外線顯微光譜檢查，僅僅幾小時后就取到了結(jié)果，使她較早地發(fā)現(xiàn)了病灶，采用了有效的藥物治療，避免了手術(shù)的痛苦，保留了既完整又健康的腎?！?nbsp;

　　帕金森病人在法國約有80萬，多數(shù)為65歲以上的老人。為了尋找有效的治療方法，必須對其復(fù)雜的成因——大腦神經(jīng)元壞死做全面深入的了解，特別是掌管記憶和智力的神經(jīng)元。目前，人類對這一疾病還沒有找到確切的解釋。但科學(xué)家們提出一個假設(shè)：帕金森癥源于肽和β淀粉的粘合。在健康的腦組織中，二者的凝聚是可溶解性的，但對帕金森患者，神經(jīng)元凝結(jié)成板狀，多學(xué)科研究的結(jié)果顯示：銅離子介入β淀粉而導(dǎo)致過渡粘合。法國圖盧茲（Toulouse）化學(xué)實驗室利用SOLEIL光源上SAMBA束線的X射線吸收光譜來定義銅離子，分析在低溫和常溫狀態(tài)下與β淀粉的相互作用，以研制治療帕金森病的有效藥物和療法。

　　左：正?？扇苄驭碌矸郏】瞪窠?jīng)元； 右：銅、鋅、鐵離子介入，β淀粉凝聚成板狀，生病的神經(jīng)元　 

　?。?）天文學(xué)　 

　　46億年前，太陽系由巨大的分子云裂變，經(jīng)過近2億年的演變終于形成。某些原始物質(zhì)中的物理化學(xué)特性保存至今，譬如：彗星，即是那混沌初開時期的遺物。因此，利用SOLEIL光源上的SMIS紅外線顯微光譜，分析彗星微粒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和礦物組成，可更清晰地揭開太陽系的神秘面紗?！?nbsp;

　　（3）考古學(xué)　 

　　地質(zhì)和考古學(xué)家在薩克萊（Saclay）高地勘測和研究過程中，利用SOLEIL光源的高端技術(shù)，對發(fā)現(xiàn)物體的表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)做了準(zhǔn)確、深入的研究。并利用SOLEIL的造影技術(shù)和微提取分析法，更細(xì)致地了解了物體的來源、生產(chǎn)工藝和保存方法?！?nbsp;

　　（4）美容業(yè)　 

　　同步光源很早就應(yīng)用于美容業(yè)，不僅用于美容新產(chǎn)品的研發(fā)，而且跟蹤使用后的美容效果。目前，利用SOLEIL光源，在SWING、SMIS、DISCO、PSICHE束線上都有這方面的研究，比如：皮膚和頭發(fā)的分子結(jié)構(gòu)分析，發(fā)乳、發(fā)膠、摩絲的內(nèi)在結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性及老化，水、美容品和皮膚的融合吸收過程及其納米微結(jié)構(gòu)……　 

　?。?）新材料　 

　　塑料袋、洗滌劑、洗衣液、膠水，這些人類日常生活的必需品都來自石化工業(yè)。它們不僅造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，而且生產(chǎn)這類產(chǎn)品本身就會產(chǎn)生許多垃圾，它們的銷毀又導(dǎo)致二氧化碳的大量排放。因此尋找新材料，將對環(huán)境的污染減到最小化，已迫在眉睫。　 

　　綠色化學(xué)倡導(dǎo)利用催化作用引導(dǎo)化學(xué)反應(yīng)。法國里爾大學(xué)的異質(zhì)催化研究團隊為了直接將甲醇轉(zhuǎn)變?yōu)槎籽趸淄?，在SOLEIL光源上SAMBA、ODE束線的X射線吸收光譜上實驗了多種催化劑：氧化錸與氧化鋁粉末混合或氧化鈦與氧化鋁粉末混合。這是人類走向植物源生化溶劑和產(chǎn)品的第一步。　 

　　科技交流與豐富多彩的科普活動　 

　　SOLEIL光源擁有自己的網(wǎng)站：www.Synchrotron-Soleil.fr，每月發(fā)行期刊：《Le Rayon de SOLEIL》，每年舉行一次年會。自2006年1月以來每年召開一次用戶會議，旨在收集加速器的最新運行情況、輻射光源的性能和效果，整理一年來工作的新進(jìn)展，以及取得的重要研究成果。

　　SOLEIL發(fā)行的《Le Rayon de SOLEIL》期刊　 

　　SOLEIL是多科學(xué)研究的中心，無疑也是科學(xué)技術(shù)的交流站和傳播站。從2002年開始，SOLEIL即對外開放，與各大中小學(xué)校、科技活動中心、市政府圖書館和多媒體中心合作，向大眾推廣加速器的科普知識。每年，成千上萬的學(xué)生、科技愛好者、市民來這里參觀、學(xué)習(xí)、與科研人員探討。2009年9月，在奧爾良省議會舉辦了第七個SOLEIL科學(xué)日，主題為《材料與科學(xué)大裝置》。同時，SOLEIL在科學(xué)節(jié)、職業(yè)論壇、文化遺產(chǎn)日等期間組織豐富多彩的科教活動，并配有流動科普宣傳車，鼓勵更多的年輕人加入到高科技研究的行列。

SOLEIL的科學(xué)日 

　　SOLEIL的宣傳資料　 

　　為所在地區(qū)帶來巨大的發(fā)展機遇　 

　　SOLEIL所在的埃松省（Essonne）歷史悠久，但無論是公元前5世紀(jì)的克爾特時期，還是中世紀(jì)，或者11-12世紀(jì)的墨洛溫王朝，甚至到20世紀(jì)的現(xiàn)代社會，埃松一直屬于法國的偏遠(yuǎn)落后地區(qū)。散落的高盧人農(nóng)場組成了這里主要的地理坐標(biāo)，幾處小村莊從事最簡單的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)?！?nbsp;

　　法國的一些大學(xué)和科研中心逐漸在埃松聚集，包括法國最好的大學(xué)——法國綜合理工大學(xué)校（Ecole Polytechnique）、大型研究機構(gòu)（Medicin Sante）、大型企業(yè)的實驗室和活躍的中小企業(yè)網(wǎng)絡(luò)。1998年10月，在埃松省省會埃佛利（Evry）建立了一個由巴黎大區(qū)議會、埃松省議會、埃佛利市和法國抗疾病協(xié)會聯(lián)合成立的非盈利性協(xié)會“基因谷”科技園（Genopole），這是法國的第一個科技園區(qū)，經(jīng)過10余年的蓬勃發(fā)展，基因谷已經(jīng)擁有20多個實驗室、3個國家級研究中心，近70家生物技術(shù)公司進(jìn)駐園區(qū)，法國近年基因工程方面的重要工作都在這里完成?！?nbsp;

　　2002年SOLEIL光源落戶埃松的薩克萊后給埃松帶來了新的發(fā)展機遇。在生命科學(xué)研究進(jìn)入后基因組時代之時，蛋白質(zhì)科學(xué)研究已成為各發(fā)達(dá)國家競相搶占的制高點。而以蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能研究為主要目標(biāo)的結(jié)構(gòu)基因組學(xué)研究80%以上的工作需要在第三代同步輻射光源上進(jìn)行?；蚬扰cSOLEIL光源聯(lián)手，可謂“如虎添翼”?！?nbsp;

　　埃松省議會主席在2006年SOLEIL光源的完工儀式上曾驕傲地宣布：因為擁有了最具世界影響力的高端科技，埃松省在科技研發(fā)和創(chuàng)新方面飛躍發(fā)展，已成為法國最活躍最具吸引力的地區(qū)之一?！?nbsp;

　　法國科技界人士認(rèn)為，SOLEIL第三代光源這種大型科研設(shè)施的落戶，將進(jìn)一步增強該地區(qū)的科研實力，使巴黎地區(qū)成為可與倫敦、慕尼黑、柏林相媲美的國際重要科研城市。　 

　　高能所科研處 中科院大裝置辦 資料來自http://www.synchrotron-soleil.fr/