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国家同步辐射研究中心

财团法人国家同步辐射研究中心
National Synchrotron Radiation Research Center
Logo of NSRRC.jpg
成立时间2003年5月20日 (前身行政院同步辐射研究中心筹建处成立于1986年3月21日)
创始人科技部
类型公设财团法人
目标各个同步加速器光源计划
地点
  • 30076新竹市科学园区新安路101号
重要人物
董事长:林敏聪
主任:罗国辉
副主任:许国栋、陈俊荣
网站http://www.nsrrc.org.tw/
NSRRC
NSRRC

国家同步辐射研究中心英文:National Synchrotron Radiation Research Center;NSRRC),座落于新竹科学园区,共有两座同步加速器光源设施,分别为「台湾光源」(Taiwan Light Source;TLS)与「台湾光子源」(Taiwan Photon Source;TPS)。

1993年10月台湾光源正式启用,为台湾第一座,也是亚洲第一座完成的第三代同步辐射设施。台湾光源已有27条光束线及54座实验站,提供台湾及全球各地之研究团队进行科学实验,另外在日本SPring-8之BL12U与BL12B两光束线,亦由NSRRC负责运转与管理。

为能满足光源用户进行前沿的科学实验需要超高亮度的X射线之需求,该中心与学术科技界经过多次的研讨和评估,于2004年7月的董事会中决议推动新加速器光源之筹建,向政府提出台湾第二座同步辐射设施“台湾光子源跨领域实验设施兴建计划”,将在现有基地上主导兴建一座电子束能量30亿电子伏特、周长518米、超低束散度的“台湾光子源”同步加速器。“台湾光子源兴建工程”于2010年2月7日举行动土典礼,且于2014年兴建完成,于2015年开放光源与周边实验设施,提供学术科技界进行尖端科学研究之用,2016年9月19日正式启用。

位置

该中心位于新竹科学园区西北角,新竹市科学园区新安路101号,占地14公顷。邻近国立清华大学国立交通大学国家高速网络与计算中心等学术研究单位。

沿革

  • 1981年12月,国科会成立“同步辐射可行性研究小组”,由刘远中、郑伯昆、閰爱德、张秋男、郑国川五位教授组成。
  • 1983年7月,行政院同意设立“同步辐射研究中心”,成立“指导委员会”,袁家骝院士担任主任委员。
  • 1983年10月,举行第一次指导委员会议,决议建造一座能量为10亿电子伏特之加速器,及成立“策划兴建小组”。
  • 1984年1月,行政院通过“同步辐射研究中心兴建计划书”。
  • 1984年3月,指导委员会决议成立同步辐射“用户培育小组”。
  • 1984年9月,成立技术评审委员会,Prof. Herman Winick担任主席。

行政院同步辐射研究中心筹建处

  • 1986年3月,“行政院同步辐射研究中心筹建处”正式成立。
  • 1986年8月,举行“行政院同步辐射研究中心筹建处”建基动土典礼。
  • 1990年6月,正式迁入新竹科学工业园区现址。
  • 1992年6月,完成注射器系统安装。
  • 1992年12月,完成储存环安装。
  • 1993年4月,完成13亿电子伏特电子束储存,全世界第三座、亚洲第一座第三代同步加速器台湾光源试车成功。
  • 1993年10月,举行“光源启用典礼”,李登辉总统莅临主持按钮启用仪式。
  • 1994年4月,正式开放使用三条光束线。
  • 1995年6月,举办第一届“用户年会暨同步辐射应用研讨会”。
  • 1998年12月,与日本SPring-8同步辐射设施签订国际合作计划合约,规划于SPring-8建造两条台湾专属光束线。
  • 2000年2月,台湾光源15亿电子伏特全能量注射运转。
  • 2000年12月,SPring-8台湾专属光束线启用典礼,国科会翁政义主任委员主持剪彩典礼。
  • 2002年1月,开始执行基因体医学国家型计划核心设施“同步辐射蛋白质结晶学设施之兴建与使用计划”。

财团法人国家同步辐射研究中心

  • 2003年1月,改制为“财团法人台湾同步辐射研究中心筹备处”。
  • 2003年3月,行政院核定第一届董监事会,李远哲院士担任董事长。
  • 2003年5月,“财团法人台湾同步辐射研究中心”完成法院设立登记,正式成立。主管机关为国科会。
  • 2003年10月,用户会议暨光源启用十周年。
  • 2004年7月,董事会通过30亿电子伏特储存环之提案。
  • 2004年12月,加速器超导高频共振腔测试成功,成为全世界第二座使用超导高频共振腔之同步辐射设施。
  • 2005年1月,第七次台湾科学技术会议总结报告将“研究台湾光子源筹建之可行性”列为重要结论之一。
  • 2005年7月,“台湾光子源同步加速器筹建可行性研究报告”提报国科会。
  • 2005年10月,台湾光源开始施行恒定电流运转,成为全世界第三座全时恒定电流运转设施。
  • 2005年11月,举行“同步辐射蛋白质结构鉴定核心设施启用典礼”,行政院谢长廷院长主持按钮启用仪式。
  • 2006年3月,行政院核定第二届董监事会,李远哲院士续任董事长。
  • 2006年4月,位于本中心之澳洲同步辐射实验站正式启用。
  • 2007年3月,行政院同意“台湾光子源同步加速器兴建计划”,加速器电子能量为30亿电子伏特、周长为518米。
  • 2007年,与国立中山大学签订“合作意愿书”,共同推动招收国际博士生之学术合作。
  • 2009年3月,行政院核定第三届董监事会,陈力俊院士接任董事长。
  • 2010年2月,举行“台湾光子源同步加速器兴建工程动土典礼”,行政院吴敦义院长莅临。
  • 2010年12月,举行日本SPring-8 台湾专属光束线十周年庆祝会。
  • 2011年1月,开始执行“台湾光子源第一期周边实验设施兴建计划”。
  • 2012年3月,行政院核定第四届董监事会,陈力俊院士续任董事长。
  • 2012年5月,完成台湾光子源加速器二十四分之一段原型。
  • 2012年6月,完成光源设施的五年(2014年至2018年)中长程规划,汇整成“NSRRC Strategic Plan”。
  • 2013年1月,开始执行“台澳中子计划”。
  • 2013年4月 ,台湾光子源土木工程竣工。
  • 2013年5月,本中心驻澳洲ANSTO之台湾中子办公室举办开幕仪式。
  • 2013年10月,台湾光源启用20周年。
  • 2014年12月31日,台湾光子源试车成功并发出第一道同步辐射光。
  • 2015年1月25日,举行“台湾光子源落成典礼”,马英九总统莅临主持按钮启用仪式。
  • 2015年4月,行政院核定第五届董监事会,陈力俊院士续任董事长。
  • 2016年9月19日,举行“台湾光子源启用典礼”。

组织

层级架构

  • 董监事会
  • 主任室
  • 光源组
  • 仪器发展组
  • 实验设施组
  • 科学研究组
  • 行政组
  • 辐射及操作安全组

历届主任

时期 主任 任职期间
行政院同步辐射研究中心筹建处成立前:策划兴建小组 邓昌黎 1983年10月至1985年1月
陈履安 (代理主任) 1985年2月至1986年3月
行政院同步辐射研究中心筹建处成立前:用户培育小组 浦大邦 1984年8月至1984年12月
阎爱德 (代理主任) 1984年12月至1986年3月
行政院同步辐射研究中心筹建处 陈履安 1986年3月至1990年7月
阎爱德 1990年8月至1993年7月
刘远中 1993年7月至1997年4月
陈建德 1997年5月至2002年12月
财团法人国家同步辐射研究中心筹备处 陈建德 2003年1月至2003年5月
财团法人国家同步辐射研究中心 陈建德 2003年5月至2005年12月
梁耕三 2006年1月至2009年12月
陈建德 (代理主任) 2010年1月至2010年7月
张石麟 2010年8月至2014年7月
果尚志 2014年8月至2018年7月
罗国辉 2018年8月迄今

加速器设施

由注射器产生之电子加速后经由传输线进入储存环中,电子在真空储存环中经过偏转磁铁(Bending Magnet)或插件磁铁(Insertion devices)时会产生同步加速器光源,经过光束线引导到实验站,供研究人员使用光源进行实验。

TPS tunnel

注射器

注射器主要包含,电子枪、直线加速器与增能环。电子束由电子枪产生,经过直线加速器加速后,再进入增能环持续增加能量。该中心之注射器规格如下表:

国家同步辐射研究中心注射器规格 TLS TPS
增能环能量 1.5 GeV 3.0 GeV
注射频率 10 Hz 3 Hz
直线加速器能量 50 MeV 150 MeV
增能环周长 72 496.8
增能环高频 499.654 MHz 499.654 MHz

储存环

电子束在注射器加速后,经由传输线进入储存环中,电子束于每一圈的运行中因偏转磁铁而转向,并在转向之切线方向或插件磁铁下游放出同步辐射光。环内并装置有高频系统,补充电子因辐射而损耗的能量。

国家同步辐射研究中心储存环规格 TLS TPS
最高能量 1.5 GeV 3.0 GeV
自然发射度 2.510-8 m-rad 1.610-9 m-rad
最高电流,多团 360 mA 500 mA
高频 499.654 MHz 499.654 MHz
最高电流,单团 25 mA >10 mA
谐振数 200 864
光束生命期 > 9 小时 > 10 小时
转弯半径 3.495 米 8.403 米
周长 120 米 518.4 米
临界光子能量 (偏转磁铁) 2.14 k eV 7.13 k eV
轨道周期 400 纳秒 1729.2 纳秒
射束长度 25 皮秒 9.5 皮秒
周期数 6 24
磁格型式 TBA DBA

光束线及实验站

光束线是同步加速器光源与实验站之间的一座桥梁。理论上,在每一处电子偏转的地方或插件磁铁的直线下游,都可以打开一个窗口,利用光束线将同步加速器光源导引出来,最后到达实验站。同步加速器光源经由光束线的导引照射到实验站的试样后,研究人员借由量测反射、衍射、散射及穿透试样的光之强度、能量及试样被光子激发出之电子及离子,可以进一步推断物质几何、电子、化学或磁性结构。

储存环实验区
国家同步辐射研究中心TLS现有光束线及实验站列表
No. Technique
01A1 [ 01A1 ] X-ray Imaging, X-ray Tomography
01B1 [ 01B1 ] Transmission X-ray Microscopy (TXM)
01C [ 01C1 ] EXAFS, XAS
[ 01C2 ] Powder X-ray Diffraction
03A1 [ 03A1 ] Gas Phase Spectroscopy, Photoluminescence
04 [ 04B1 ] (Seya) SRCD
[04C1] Dynamic SRCD
[04C2] Combustion Chemistry
5 [ 05A1 ] Inelastic Scattering
[ 05B1 ] Soft X-ray Chemistry
[ 05B2 ] Photo-Emission Electron Microscopy (PEEM)
[ 05B3 ] Soft X-ray Scattering
07A1 [ 07A1 ] X-ray Scattering, EXAFS, XAS
08A1 [ 08A1 ] PES, PAS, XPS
09A [ 09A1 ] Scanning Photoemission Microscopy (SPEM)
[ 09A2 ] UPS, XPS
11A1 [ 11A1 ] MCD, PES, XPS, XAS
13A1 [ 13A1 ] Membrane X-ray Scattering
13B1 [ 13B1 ] MAD & Monochromatic Protein Crystallography
13C1 [ 13C1 ] Monochromatic Protein Crystallography
14A1 [ 14A1 ] Infrared Microscopy
15A1 [ 15A1 ] Protein Crystallography
16A1 [ 16A1 ] EXAFS, XAS, X-ray Diffraction
17A1 [ 17A1 ] Powder X-ray Diffraction
17B1 [ 17B1 ] X-ray Scattering
17C1 [ 17C1 ] EXAFS, XAS
20A1 [ 20A1 ] XAS, XPS, MCD
21 [ 21A1 ] Chemical Dynamics
[ 21A2 ] Photochemistry
[ 21B1 ] PES, PAS, XPS
[ 21B2 ] Gas Phase
23A1 [ 23A1 ] Small Angle X-ray Scattering (SAXS)
24A1 [ 24A1 ] PES, XPS, XAS, MCD
SP12B [ SP12B1 ] EXAFS, XAS, X-ray Diffraction, X-ray Scattering
[ SP12B2 ]MAD & Monochromatic Protein Crystallography
SP12U1 [ SP12U1 ] Inelastic X-ray Scattering
[ SP12U2 ] HE photoemission
国家同步辐射研究中心TPS phase-1 光束线及实验站列表
No. Technique
05A [ 05A ] Protein Microcrystallography
41A [ 41A ] Resonant Soft X-ray Scattering
45A [ 45A ] Submicron Soft X-ray Spectroscopy
25A [ 25A ] Coherent X-ray Scattering
21A [ 21A ] Sbumicron X-ray Diffraction
23A [ 23A ] X-ray Nano-probe
09A [ 09A ] Temporary Coherent X-ray Diffraction

研究领域

该中心提供优质的光源和相关设施,以及各种类型的实验设施与研究技术,用户可以利用先进的同步辐射设施进行其最尖端的科学研究,包括分子科学、影像科学、表面与薄膜科学、凝态物理、材料化学、材料物理、能源科学、生命科学、医药学、中子应用科学及其他同步辐射应用科学等。

跨领域之科学新契机

  • 凝态物理:非弹性X光散射之应用、显像式光电子显微镜之应用、同调X光之应用、新颖强电子关联材料研究、自旋、电荷、轨域有序性。
  • 奈米、表面及材料科学:光发射电子显微术、X光微区探测及显微术、奈米先进材料之成长机制及特性分析、奈米尺度下机能性表面研究、以高能量高解析光电子能谱学研究新颖材料、奈米材料之表面电化学性质、薄膜成长机制之研究。
  • 软物质科学:X光显微在软物质材料之应用、同调X光在软物质材料之应用、奈米微观的软物质科学;胶体间之交互作用、聚集与微相结构;复杂液体:单纯与多相液体之气液、液液或液固等界面;高分子:团链共聚合物的层级结构与复变相;复合系统:奈米粒子、高分子与生物分子之复合体系。
  • 分子科学:化学反应动态学研究、大分子结构和游离动力研究、极紫外光光刻术光阻剂的研发、奈米液氦滴光谱术。
  • 生物结构:巨分子结晶学与结构基因体、细胞膜蛋白质、大分子复合体、药物设计研发、蛋白质折叠与生物分子结构与功能。
  • 生物医学影像术: X光影像术在生物医学之应用、同调X光在生物医学之应用、X光在医学治疗应用之开发。
  • 能源与环境科学: 触媒与催化反应、 燃料电池、锂离子电池、毒性物种之鉴定及追踪、受污染环境之复育。
  • 元件研发:小型自由电子激光光源、兆赫波段光子晶体元件、奈米生物科技、微奈米光学元件。

科学培育

在科技人才培育方面,分别与台湾内的台湾大学、清华大学、交通大学、中央大学、中山大学、成功大学、元智大学、中正大学、暨南大学与台湾科技大学等校签署合作备忘录,内容包括共同从事学术研究、博士候选人培育计划、训练研究生、专题研究合作与学程、课程的开授等,共同培育同步辐射跨领域学科的研究人才,加深同步加速器光源在材料、生物、医药、物理、化学、化工、地质、环保、能源、电子、微机械、奈米元件等基础与应用科学的研究应用。

该中心与台湾大学合作博硕士生学程,如2004年与清华大学、中央研究院共同开设“结构生物学程”、2007年与清华大学合作开设教育部立案之“先进光源学程”、2008年与交通大学合作开设教育部立案之“加速器光源学程”等。借由与教育体系结合,有计划地训练下一代的科研人才,使新一代的学生具有国际视野,激发对追求科学的梦想与创意。该中心更将与国外标竿同步辐射研究机构(如美国APS、NSLS,瑞士SLS等)交流学习,期望将TPS最崭新的实验技术广泛应用于跨领域学科的研究,培育年轻一代优秀的研究人员,以提升科技研究能力。

近期成果

该中心的台湾光源自1994年启用至今,每年使用人次及研究计划逐年增加,以2014年为例,使用该中心光源实验的计划数达1,586件、人数达11,334人,其中学术研究机关占了台湾用户约九成的比例,其研究所发表在SCI期刊上的论文在质与量上近年来都有相当大的提升。

参阅条目

外部链接



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