2009年4月29日，随着刘延东、俞正声、路甬祥和徐匡迪等领导共同启动竣工装置，历经漫漫十年的立项之路和四年紧张的建设之路，上海光源国家重大科学工程按期、优质建成了。新中国成立以来我国最大的大科学装置投入运行，开始发挥它的多学科前沿研究和高新技术开发应用的公共科学平台作用，中国由此加入了世界级同步辐射俱乐部。承担上海光源建设和运行任务的中国科学院上海应用物理研究所，在建所50周年之际，进入了研究所发展新阶段。

 

上海应用物理所是国立综合性核技术科学研究机构，前身是1958年筹建、1959年成立的中国科学院上海原子核研究所。以光子科学、核科学技术及相关交叉学科研究为主，同时积极推进科研成果产业化。设有3个博士学位培养点、7个硕士学位培养点和2个博士后流动站。截至2008年底，全所共有在职职工721人，其中专业技术人员499人、中国科学院院士1人、研究员77人；在学研究生345人，其中博士生155人。研究所拥有两大园区，分别坐落于上海市科技卫星城嘉定区和上海市张江高科技园区，占地面积约750亩。

 

研究所早期主要从事核物理、放射化学、核能源、核电子学、加速器物理与工程等领域的基础研究和应用研究。50年里，经过几代人的不懈努力和艰苦奋斗，研究所为我国经济发展、社会进步和国家安全作出了自己应有的贡献。

 

1964年成功研制出我国第一台自行设计建造的1.2米回旋加速器，后改建为30MeV（P）等时性回旋加速器并在其上完成了新核素Pt-202的合成与鉴别，实现了我国在新核素合成领域零的突破，与Hf-185等新核素（中科院近代物理所）共同被评为1992年度全国十大科技成果之一；1970年研制出第一个载入国家药典的放射性药物67Ga-枸橼酸镓注射液；作为我国第一个核电站（“七二八”工程）的主要会战单位，1973年上海应用物理所筹建了我国自己的核电队伍和研究基地；1989年研制出我国第一台国产数字化的新一代扫描隧道显微镜（STM），并获得了清晰的天然DNA双螺旋结构的STM图像；1998年研制成功世界上第一台超灵敏小型回旋加速器质谱计，这也是世界上首台负离子回旋加速器。建所以来，上海应用物理所获得各类科技奖项190多项（含合作项目），其中国家科技进步奖8项（含3项合作项目）、国家自然科学奖4项（含2项合作项目）。

 

为应对世界科学技术前沿发展的挑战和国家经济社会发展的战略需求，研究所从1994年开始了争取第三代同步辐射光源——上海光源大科学工程项目的征程。在争取上海光源工程项目过程中，研究所的学科方向也不断地进行了相应的凝练与调整，确立了以大科学装置的建造和运行为立所之本的建所宗旨。2001年研究所进入中科院知识创新工程试点单位行列，2003年更名，标志着研究所学科方向从以传统的核技术科学研究为主，转向以第三代同步辐射光源、新型自由电子激光和先进离子束装置的研制及其相关的学科研究为主。研究所的目标是，用15年左右时间建设成国际一流水平的光子科学研究中心和基于核科学技术的多学科综合性科学研究基地，将上海应用物理所建设成世界级研究所。

 

 

上海同步辐射光源（简称上海光源）是目前世界上同能区性能指标最先进的第三代同步辐射光源之一，是我国迄今为止最大的大科学装置，在科学界和工业界有着广泛的应用价值。上海光源主体包括一台150MeV电子直线加速器，一台3.5GeV增强器，一台周长432米、能量3.5GeV的电子储存环，若干光束线和实验站。它具有建设60多条光束线的能力，可以同时向上百个实验站提供从红外光到硬X射线的各种同步辐射光，具有波长范围宽、高强度、高亮度、高准直性、优良的脉冲时间结构、高偏振、准相干性、可准确计算、高稳定性等一系列优异的特性，以及性能价格比高、高效性、灵活性、前瞻性等特点，可用于从事生命科学、材料科学、环境科学、信息科学、凝聚态物理、原子分子物理、团簇物理、化学、医学、药学、地质学等多学科的前沿基础研究，以及微电子、医药、石油、化工、生物工程、医疗诊断和微加工等高技术的开发应用的实验研究，成为我国重要的科技平台。

 

 

1994年初，上海应用物理所向中国科学院和上海市人民政府提交了《关于在上海地区建设第三代同步辐射光源的建议报告》。1995年3月，中科院和上海市政府达成了联合向国家提出在上海建设一台“性能一流、规模中等”的第三代同步辐射光源的共识。同年6月，上海同步辐射装置可行性研究工作正式启动，一年后圆满完成可行性研究项目。

 

1997年6月，国家科技领导小组批准了上海同步辐射装置的预制研究；1998年3月，国家计委正式批准上海光源预制研究，总经费8000万元，其中国家投入2000万元、上海市投入6000万元；1999年1月，上海光源预研工作全面启动，预研内容几乎涵盖了第三代同步辐射装置重大关键技术和上海光源工程所有系统中批量大、技术难度高的重要关键非标设备，绝大多数研制项目的技术指标均属第三代光源的国际先进水平，技术难度大。中科院从高能物理研究所、中国科技大学等单位抽调骨干，在上海应用物理所组建了约140人的预研队伍，历经两年多时间，预研项目于2001年初完成，并通过了上海市和中科院组织的鉴定。预研任务完成后，国家科教领导小组要求继续开展研究。在此情况下，研究所根据院领导的指示精神，调整机构、稳定队伍，落实任务、发展学科，同时加强宣传、扩大交流，积极准备、争取立项。积极落实上海光源预制研究二期项目，启动了100MeV电子直线加速器研制工作，同时积极争取承接与研究方向相一致和相近的科研项目。通过这些工作，锻炼了队伍，提高了水平，为顺利过渡到工程立项建设奠定了基础。

 

2003年，中科院重新启动上海光源工程的立项工作。在中科院和上海市的领导下，研究所上下一致，领导分工把关，各研究部门和职能部门密切协同，全力推动上海光源的立项工作。2004年1月国务院批准项目建议书，上海光源国家重大科学工程正式立项。2004年12月25日，上海光源工程正式破土动工。

 

 

上海光源工程建设内容包括直线加速器、增强器、储存环、首批建设的7条光束线和实验站、公用设施以及主体建筑和辅助建筑，总投资约12亿元，工期52个月。

 

作为上海光源工程的承建单位（项目法人单位），上海应用物理所把上海光源工程作为研究所工作的重中之重，工程研究和建设队伍以及研究所的其它科研、管理、支撑、服务、产业化队伍都全力以赴，确保工程节点计划按时完成，确保这项国家任务顺利完成。

 

工程科技队伍与参建各方共同努力，通过高效、严谨的工程管理，攻克了工程在先进加速器、高精度光束线、高稳定建筑和公用设施方面的所有技术难关，创造了同类光源建设速度的“世界纪录”。2006年底建筑安装和公用设施工程完成，2007年5月直线加速器调试出束，2007年10月增强器升能成功，并在开工三周年之际的2007年12月24日成功实现储存环调束出光，2009年4月首批七条光束线站全部调试达标。

 

2009年4月，工程科技委组织的测试委员会对上海光源总体性能指标进行了现场测试，测试结果表明，上海光源的主要性能参数均达到或优于设计或验收指标，达到国际同类装置的先进水平。经工程指挥部组织的国际专家评议，上海光源建设质量达到了世界一流水平，已经具备向用户开放的条件。2009年4月29日，上海光源工程竣工典礼隆重举行。

 

上海光源的建成，不仅表明我国在建设大科学工程实验装置方面具备了高水平的自主创新和技术集成能力，已步入国际先进行列，而且将对我国的科技进步、经济发展、资源开发、环境保护、人口与健康等方面产生广泛而深远的影响。在2009年5月6日起的首轮对用户开放的39天内，上海光源已完成了国内60家单位的实验课题160多个，取得一批有价值的实验结果。

 

“矢志创新不畏难，如今鹦鹉螺蜚声世界；扎根浦东天地宽，从此新利器泽被神州。”作为多学科前沿研究和高新技术开发应用的大型综合平台，上海光源将吸引不同学科、不同领域的科学家和工程师在此进行科学实验和技术应用研究，形成在国际上占有一席之地的高水平的科学中心，为提升我国的综合科技实力作出不可替代的重要贡献。

 

 

上海应用物理所历史上以核科学技术为主学科，因上海光源工程的历史机遇开始建设光子科学主学科，形成核与光子两大主学科，而加速器是两者共同的基础和平台，交叉研究则是两者在其他学科领域的应用及与其他前沿学科相结合生长出新的学科。知识创新工程10年间，在完成上海光源工程立项和建设任务的同时，研究所各学科的研究工作都取得多项创新成果或重大进展。

 

 

在自由电子激光装置、皮秒和飞秒电子束装置研制方面，自2002年以来，先后研制了100MeV电子直线加速器、10MeV皮秒脉冲辐解电子束装置、30MeV飞秒电子束装置和高脉冲功率太赫兹源、光阴极微波电子枪平台和紫外自由电子激光（DUV-FEL）装置等加速器，其中DUV-FEL装置已完成总装，正在进行调束。与此同时，完成软X射线自由电子激光试验装置（SXFEL）大科学工程项目建议书，进入国家立项程序。

 

在应用型加速器研制方面，与复旦大学现代物理所共同研制的我国第一台高电荷离子实验装置——上海电子束离子阱（EBIT）装置2006年底通过验收。燃煤烟气电子束净化关键技术研究，研制成功系列化的电子加速器，其中，自行设计的700kV/300mA电子束烟气净化用大功率电子加速器样机通过了中科院组织的专家测试和验收。

 

 

在同步辐射束线技术研究方面，与韩国光源合作研制光束线关键部件压弯机构，研制出的6台仪器的面型误差指标均优于设计指标要求，总体指标已经达到国际先进水平，并已安装和应用于上海光源首批光束线站。与中科院西安光机所、长春光机所等兄弟单位合作研制出水冷弧矢聚焦单色器、变包含角平面光栅单色器（SX700），其中SX700系国内首次研制，检测结果表明其各项指标已经达到或者超过设计要求，总体指标达到国际领先水平。成功研制出了国内首台新型长程面形仪，经专家鉴定，这台350mm的长程面形仪整体性能达到甚至优于国际同类装置先进水平；在此基础上，研制成功1200mm量程的新型长程面形仪，专家组认为该装置综合性能指标达到国际先进水平。

 

在同步辐射实验及方法学研究方面，利用X射线散斑技术，首次直接观测到铁电功能材料（PMN—PT）内部的纳米极化区域及其电场响应特性，相关结果发表在《应用物理快报》和《应用物理杂志》上。开展界面与蛋白质相互作用研究，初步建立了在亲水表面进行蛋白质晶体生长的新的实验体系，建立了适宜于膜蛋白的晶体生长方法，实现了重要膜蛋白在同步辐射光源上的结构测定；利用界面的亲疏水特性调控多肽GAV9的一维外延生长的相关结果发表于《德国应用化学》上。

 

 

2001年加入美国布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机（RHIC）上的一个大型合作组——STAR，参加RHIC-STAR的实验及运行，参与对将要升级的TOF设备的研制工作，取得了一系列研究成果；“重离子核反应的集体效应和奇异核产生及其性质”获得2001年度国家自然科学奖二等奖。开展若干高分子材料的高温辐照关键工艺及性能研究，建立实验装置，并与相关高校合作研究，实现了少量聚碳硅烷纤维的高温辐照交联。设计并调试完成了具有自主知识产权的双脉冲门控结构的离子迁移检测系统（IMS），完成了IMS实验室台式样机的灵敏度指标测试工作。

 

 

在核技术与物理生物的交叉研究方面，发展了一种基于原子力显微镜的单个纳米颗粒蘸笔纳米刻蚀技术，相关结果发表在《应用物理快报》上，并为《自然—纳米技术》报道。在生物传感器研究中，在金电极上实现核酸适配体探针分子的组装，发展了可以检测特定配体的生物传感器，发明了CDS纳米生物传感器、ATP新型电化学生物传感器，设计出一种快速简便的可卡因可视化检测方法；发展了纳米粒子PCR技术，设计了一种完全由DNA构成的化学稳定的分子逻辑门；这一领域的研究工作已在《德国应用化学》、《核酸研究》、《美国化学会志》等一流期刊上发表多篇论文，其中纳米粒子PCR技术为《美国化学会通讯》杂志报道。开展纳米（生物）水通道的系列研究工作，相关结果发表于《美国化学会志》、《美国科学院院刊》、《自然—纳米技术》上。碳纳米管对四膜虫的生物效应研究，首次揭示了纳米管与培养介质成分相互作用的重要性，及这种相互作用如何影响纳米管与生命体系的作用，被《自然—纳米技术》推荐为研究亮点。

 

在核技术与材料和环境科学的交叉研究方面，发现固液界面离子液体有序结构和离子液体在碳纳米管内的相变行为，相关结果发表于《美国化学会志》并为《美国化学会通讯》杂志报道。设计出一套增大碳基材料中铁磁性的可控性方法，利用C离子注入高定向热解石墨（HOPG），在常温下获得了可观的磁性。经过实验和理论模拟，针对储氢提出了“一种储存气体的方法”，获得国际发明专利申请号。

 

 

作为一个覆盖科研价值链上基础研究、应用研究、产业化三个层次的综合型研究所，多年来，上海应用物理所根据不同类型工作的特点实行“分类管理”，按照科学工程、基础研究、应用研究、科技企业的分类采取不同的管理和考评机制。在上海光源工程建设中，实行“矩阵管理”模式，以工程总体、分总体和系统为一维管理主线，按工程模式管理，确保工程任务的完成；以技术部、专业组为另一维，按专业承担工程任务，发展专业技术和学科，藉此以有限的队伍资源完成工程建设的同时建立和发展学科。

 

2007年上海光源工程进度过半、工程队伍进驻张江新园区起，研究所又开始了独特的“一所两园区”运行模式的尝试，以发挥嘉定园区综合核技术研究基地和张江园区先进光子科学中心的各自优势，实现不同园区、不同学科、不同阶段、不同工作的协调持续发展。

 

围绕学科方向的调整，根据研究所的实际情况，上海应用物理所制定了三级梯队——即应届博士、科研骨干和学科将帅人才的人才队伍建设和发展战略，坚持引进和培养相结合、以培养为主的原则。强化高级科研岗位聘任的科研任务、工作难度和责任的要求，激励青年人才勇挑重担；为关键岗位人员、业绩突出人员建立“绿色通道”，破格晋升聘用；同时大力开展岗位培训，鼓励职工在职学历提升。建立了专业技术、职员和工勤技能三个系列岗位等级确认政策，大力推进技术支撑队伍建设。在人才引进工作中，重点瞄准有发展潜力的青年科研人员，大规模吸收具有博士学位的青年科研人员；建立了独特的“紧缺人员”引进政策，讲究实效，以此引进高水平的青年科研骨干和特殊人才。2001~2008年，研究所引进研究员级科研骨干31人、博士155人，确保了上海光源国家重大科学工程的实施和研究所学科发展的需求。

 

研究所坚持开展多层次全方位的国际交流与合作，重点是与国际上拥有同步辐射装置的国家在装置建设、运行、应用研究人员的学术交流等方面实行全面合作，充分利用国际智力资源解决大科学工程中遇到的重大科学技术难题；同时在其他相关交叉科学领域及高新技术领域开展多元化的国际合作，促进研究所的国际化发展。实施知识创新工程以来，研究所已与国际上约20个同步辐射科研机构建立了双边合作关系。

 

在上海光源建设过程中，逐步培育出以“上海光源精神”为核心的研究所文化，这就是：严谨高效、勇攀高峰的创新精神，实事求是、精益求精的科学精神，团结协作、顽强拼搏的奉献精神。

 

实施知识创新工程以来，研究所取得了跨越式的发展，特别是上海光源的建成并开放运行，使走过五十年岁月的上海应用物理所迈上了建设世界级研究所的新征程。展望未来，上海光源二期工程、上海软X射线自由电子激光试验装置、国家蛋白质科学研究南方设施（参与）、核能技术研究、质子治疗加速器研制项目等新的大科学工程和重要项目正在落实过程中，在张江这块热土上将形成支撑我国科技发展的先进光子科学中心，依托嘉定园区将建立起富有特色的核技术及核能技术研究基地。上海应用物理所进入可持续发展阶段，必将为我国经济社会发展和科技进步作出新的贡献。

 

（中国科学院上海应用物理研究所供稿）

 

《科学时报》 (2009-10-16 A5 庆祝中国科学院建院60周年系列报道)