国家同步辐射研究中心
| National Synchrotron Radiation Research Center | |
 中心识别标志 | |
 研究中心鸟瞰图，图中央为台湾光子源同步加速器 | |
| 前身机构 | 行政院同步辐射研究中心筹建处 |
|---|---|
| 成立时间 | 2003年5月20日 |
| 创始人 | 行政院国家科学委员会 |
| 类型 | 公设财团法人 |
| 总部 | 台湾新竹市东区新安路101号 |
| 坐标 | 24°46′52″N 120°59′36″E / 24.781091°N 120.993378°E |
重要人物 | 董事长：林敏聪[1] 主任：徐嘉鸿[2] |
上级组织 | 国家科学及技术委员会 |
| 目标 | 同步加速器光源计画 |
| 网站 | www |
 | |
财团法人国家同步辐射研究中心（英语：National Synchrotron Radiation Research Center；NSRRC），是中华民国的同步辐射研究机构，为国家科学及技术委员会辖下之非营利机构。座落于新竹科学园区，共有两座同步辐射加速器光源设施，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，为亚洲第一座、世界第三座完成的第三代同步辐射设施，周长120公尺，电子束能量15亿电子伏特(1.5GeV)。台湾光源已有27条光束线及54座实验站提供全球研究团队进行科学实验，另外在日本的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“台湾光子源跨领域实验设施兴建计画”，将在现有基地上主导兴建一座电子束能量30亿电子伏特(3GeV)、周长518公尺、超低束散度的“台湾光子源”同步加速器。工程于2010年2月7日举行动土典礼，且于2014年落成，2016年9月19日正式启用。
位置
[编辑]该中心位于新竹科学园区西北角，占地14公顷。邻近国立清华大学、国立阳明交通大学及国家高速网路与计算中心等学术研究单位。
沿革
[编辑]- 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画书”。
- 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
[编辑]- 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画合约，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画核心设施“同步辐射蛋白质结晶学设施之兴建与使用计画”。
财团法人国家同步辐射研究中心
[编辑]- 2003年1月，改制为“财团法人国家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，“财团法人国家同步辐射研究中心”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，第七次全国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画”，加速器电子能量为30亿电子伏特、周长为518公尺。
- 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画”。
- 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“台澳中子计画”。
- 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”，蔡英文总统莅临主持点亮启用仪式。
组织
[编辑]- 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
[编辑]| 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月至2022年7月 | |
| 徐嘉鸿 | 2022年8月至今 |
加速器设施
[编辑]
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。
注射器
[编辑]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 公尺 | 496.8 公尺 |
| 增能环高频 | 499.654 MHz | 499.654 MHz |
储存环
[编辑]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 公尺 | 8.403 公尺 |
| 周长 | 120 公尺 | 518.4 公尺 |
| 临界光子能量 (偏转磁铁) | 2.14 k eV | 7.13 k eV |
| 轨道周期 | 400 奈秒 | 1729.2 奈秒 |
| 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
[编辑]
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、绕射、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。
| 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
[编辑]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
[编辑]- 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、液液或液固等介面；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：小型自由电子雷射光源、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
[编辑]在科技人才培育方面，分别与国内的台湾大学、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、博士候选人培育计画、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。
该中心与国内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，有计画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
[编辑]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画逐年增加，以2014年为例，使用该中心光源实验的计画数达1,586件、人数达11,334人，其中学术研究机关占了国内用户约九成的比例，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。
- 贵金属-氧化物界面效应大幅提升催化氧化性能 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- 恐龙胚胎化石研究荣登Nature封面 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- 调控有机分子与金属介面电子结构 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- 台湾光子源成为世界光年的国际焦点 （页面存档备份，存于互联网档案馆）