丑话说在前头,成本问题可能是个大坎。
理论是理论,工程归工程。加速器搞光源在20年就提出过一次,当时大部分专家认为可以搞,但是成本下不来,同步辐射光源很贵的。
不过,也不是没有希望。其实同步辐射光源不是多么遥不可及的东西,她很成熟了。你们如果有在北京做蛋白质结构的研究生朋友,可以问问他们。北京的同步辐射光源都造了好几代了,她可以做X线衍射蛋白结构,曾经是一个很火的科研套路。现在做的人可能相对少了,AI预测然后再去验证,以前都是直接穷举法,搞得机器堵车,约都约不到。


具体可见下文:
40keV以上的高能X射线具有穿透能力较强等优势,使对真实工件的高精度微观结构研究成为可能,例如高能射线衍射、高Z元素的谱学、极端条件下的实验、高密度和(或)大尺度样品成像等国家重大需求密切相关的研究。它们需要的是兼具高亮度和高能量的硬X射线,这种硬X射线只能由高能、小发射度的同步辐射光源来提供。
HEPS是我国第一台高能量同步辐射光源,也将是世界上亮度最高的第四代同步辐射光源之一。其储存环加速器的电子束流能量为6GeV,可提供300keV的高能X射线,将有效满足国家战略和工业核心创新能力等相关研究对高能量、高亮度的X射线的迫切需求,使得我国的同步辐射光源向高能区扩展,和我国现有的光源形成能区互补,进一步满足用户迅速增长的需求,保证同步辐射光源对我国科学研究具有可持续的支撑能力。
HEPS主装置主要包括加速器、光束线和实验站3个部分。其加速器由直线加速器、增强器和储存环三台独立的加速器,以及连接彼此间的3条输运线组成。加速的带电粒子为电子,首先由源头的电子枪产生高品质的电子束,再由直线加速器将电子加速到0.5GeV的能量。增强器将0.5GeV的电子束加速到额定的6GeV。达到6GeV的电子束团由增强器环里引出,再注入专门为电子发光准备的储存环中。
电子束团在储存环的环形轨道中以接近光速的速度,在储存环上的不同位置,通过弯转磁铁或者各种插入件时,按照经典电动力学的法则,会沿着偏转轨道切线方向,从弯转磁铁或者各种插入件发射高品质、高能量、高强度的连续或可调光谱的同步辐射光。这也就是为什么同步辐射装置都是环形的原因。HEPS储存环加速器由48个周期的结构单元(7BA消色散结构)构成。HEPS可利用储存环7BA单元节中间部分的纵向梯度二极磁铁,产生宽谱同步辐射光,满足传统科研领域用户需求。另外,每个7BA周期单元之间还有一个6米长的直线节,除部分单元的直线节用于安装电子束流注入引出系统、高频系统,大部分单元的直线节都用于安装不同类型的先进插入件,以引出高性能同步光。通过合理优化设计插入件,可产生高于1×1022phs/(mm2·mrad2·0.1%BW)量级的世界最高亮度的、能量高达300keV的同步辐射光。
从电子储存环引出的同步辐射光,经光束线上的高精度压弯、单色器、聚焦镜等一系列精密光学系统分光、准直、聚焦等再加工后,HEPS可提供nm空间分辨、ps时间分辨、meV能量分辨的同步光。
各领域的用户在实验站利用各种实验仪器开展各自的科学实验。HEPS建设高性能光束线站的容量不少于90条,根据高亮度、高能量、高相干性等特点,HEPS光束线站瞄准国家发展战略和科学前沿发展,参考国际上高能量同步辐射装置光束线站的设置,同时也考虑经费限制和建设工期等具体情况,在广泛调研和多次研讨的基础上,确定了首批建设14条面向用户的公共光束线和相应的实验站。其中,11条束线的实验站位于实验大厅建筑内,有3条100米以上的超长光束线,其光束线穿越实验大厅建筑后,在大厅外面建设实验站。
各线站有其擅长的实验方法,比如有可利用连续光谱的X射线吸收谱学、利用高相干性的X射线相干散射实验法、高通量生物大分子微晶衍射实验法、超硬X射线成像实验方法等的技术和相关设备,支持工程材料、催化与能源、生命科学与生物医学、新材料等前沿科学研究和国家发展战略中部署的课题。在为众多用户提供常规技术支撑的同时,还将为国家发展战略和工业核心迫切需求的相关研究,提供多维度、实时、原位的表征平台,解析工程材料的结构、观察其演化的全周期全过程,为材料的设计、调控提供信息。
HEPS建成后,将参照相关的运行规范和已有光源的开放共享经验,全天时运行,按照“开放合作、资源共享”的原则,面向多用户、多领域开放,相关院校用户可根据需求,选择相应的实验线站申请机时。
从能量转化方式上看,既然大功率X线都可以搞,深紫外自然也可以。
而且理论上,同步辐射光源的深紫外光可能比现在的光刻机还更好。因为她的能量转换其实更高效,出来的射线质量也相当好,毕竟是能看蛋白质结构的超级放大镜,精度杠杠的。
但是我们当时了解的,做一次不便宜,设备也不能连续使用,做完就要停机检修。所以成本能不能降下来,这是个问题。工程上的东西,没做出来都不好说。毕竟商业产线不看理论能不能,要看便不便宜。如果她开机一次能生产许多晶元,或者她能产生除了晶元生产以外的作用,那就可以摊薄成本。一旦做不到量产,那就很难盈利。
反过来说,这东西做出来,保底是可以做为科研作用,至少能让企业验证一下先进制程。作为一个科研项目是大有可为的。
所以按我一个门外汉的粗浅理解,这个东西肯定值得做,但能不能用到手机产业上,要看最终的工程和成本控制。
编辑于 2023-09-17 01:01・IP 属地广东