國家同步輻射研究中心

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財團法人國家同步輻射研究中心
National Synchrotron Radiation Research Center
Logo of NSRRC.jpg
类型 公設財團法人
成立日期 2003年5月20日 (前身行政院同步輻射研究中心籌建處成立於1986年3月21日)
成立者 科技部
总部  中華民國
30076新竹市科學園區新安路101號
代表人物 董事長:陳力俊
主任:果尚志
副主任:黃迪靖、羅國輝
重点 各個同步加速器光源計畫
网址 http://www.nsrrc.org.tw/
NSRRC
NSRRC

國家同步輻射研究中心英文:National Synchrotron Radiation Research Center;NSRRC),座落於新竹科學園區,共有兩座同步加速器光源設施,分別為台灣光源(Taiwan Light Source;TLS)與台灣光子源(Taiwan Photon Source;TPS)。1993年10月台灣光源正式啟用,為台灣第一座,也是亞洲第一座完成的第三代同步輻射設施。台灣光源已有27條光束線及54座實驗站,提供台灣及全球各地之研究團隊進行科學實驗,另外在日本SPring-8之BL12U與BL12B兩光束線,亦由NSRRC負責運轉與管理。 近年來,為能滿足光源用戶進行前沿的科學實驗需要超高亮度的X光光源之需求,該中心與學術科技界經過多次的研討和評估,於2004年7月的董事會中決議推動新加速器光源之籌建,向政府提出「台灣光子源跨領域實驗設施興建計畫」,將在現有基地上主導興建一座電子束能量30億電子伏特、周長518公尺、超低束散度的「台灣光子源」同步加速器。「台灣光子源興建工程」於2010年2月7日舉行動土典禮,且於2014年興建完成,預計於2015年開放光源與周邊實驗設施,提供學術科技界進行尖端科學研究之用。

位置[编辑]

該中心位於新竹科學園區西北角,新竹市科學園區新安路101號,佔地14公頃。鄰近國立清華大學國立交通大學國家高速網路與計算中心等學術研究單位。

沿革[编辑]

  • 1981年12月,國科會成立「同步輻射可行性研究小組」,由劉遠中、鄭伯昆、閰愛德、張秋男、鄭國川五位教授組成。
  • 1983年7月,行政院同意設立「同步輻射研究中心」,成立「指導委員會」,袁家騮院士擔任主任委員。
  • 1983年10月,舉行第一次指導委員會議,決議建造一座能量為10億電子伏特之加速器,及成立「策劃興建小組」。
  • 1984年1月,行政院通過「同步輻射研究中心興建計畫書」。
  • 1984年3月,指導委員會決議成立同步輻射「用戶培育小組」。
  • 1984年9月,成立技術評審委員會,Prof. Herman Winick擔任主席。

行政院同步輻射研究中心籌建處[编辑]

  • 1986年3月,「行政院同步輻射研究中心籌建處」正式成立。
  • 1986年8月,舉行「行政院同步輻射研究中心籌建處」建基動土典禮。
  • 1990年6月,正式遷入新竹科學工業園區現址。
  • 1992年6月,完成注射器系統安裝。
  • 1992年12月,完成儲存環安裝。
  • 1993年4月,完成13億電子伏特電子束儲存,全世界第三座、亞洲第一座第三代同步加速器台灣光源試車成功。
  • 1993年10月,舉行「光源啟用典禮」,李登輝總統蒞臨主持按鈕啟用儀式。
  • 1994年4月,正式開放使用三條光束線。
  • 1995年6月,舉辦第一屆「用戶年會暨同步輻射應用研討會」。
  • 1998年12月,與日本SPring-8同步輻射設施簽訂國際合作計畫合約,規劃於SPring-8建造兩座台灣專屬光束線。
  • 2000年2月,台灣光源15億電子伏特全能量注射運轉。
  • 2000年12月,SPring-8台灣專屬光束線啟用典禮,國科會翁政義主任委員主持剪綵典禮。
  • 2002年1月,開始執行基因體醫學國家型計畫核心設施「同步輻射蛋白質結晶學設施之興建與使用計畫」。

財團法人國家同步輻射研究中心[编辑]

  • 2003年1月,改制為「財團法人國家同步輻射研究中心籌備處」,並成立籌備委員會及工作小組。
  • 2003年3月,行政院核定第一屆董監事會,李遠哲院士擔任董事長。
  • 2003年5月,「財團法人國家同步輻射研究中心」完成法院設立登記,正式成立。主管機關為國科會。
  • 2003年10月,用戶會議暨光源啟用十週年。
  • 2004年7月,董事會通過30億電子伏特儲存環之提案。
  • 2004年12月,加速器超導高頻共振腔測試成功,成為全世界第二座使用超導高頻共振腔之同步輻射設施。
  • 2005年1月,第七次全國科學技術會議總結報告將「研究台灣光子源籌建之可行性」列為重要結論之一。
  • 2005年7月,「台灣光子源同步加速器籌建可行性研究報告」提報國科會。
  • 2005年10月,台灣光源開始施行恆定電流運轉,成為全世界第三座全時恆定電流運轉設施。
  • 2005年11月,舉行「同步輻射蛋白質結構鑑定核心設施啟用典禮」,行政院謝長廷院長主持按鈕啟用儀式。
  • 2006年3月,行政院核定第二屆董監事會,李遠哲院士續任董事長。
  • 2006年4月,位於本中心之澳洲同步輻射實驗站正式啟用。
  • 2007年3月,行政院同意「台灣光子源同步加速器興建計畫」,加速器電子能量為30億電子伏特、周長為518公尺。
  • 2009年3月,行政院核定第三屆董監事會,陳力俊院士接任董事長。
  • 2010年2月,舉行「台灣光子源同步加速器興建工程動土典禮」,行政院吳敦義院長蒞臨。
  • 2010年12月,舉行日本SPring-8 台灣專屬光束線十週年慶祝會。
  • 2011年1月,開始執行「台灣光子源第一期周邊實驗設施興建計畫」。
  • 2012年3月,行政院核定第四屆董監事會,陳力俊院士續任董事長。
  • 2012年5月,完成台灣光子源加速器二十四分之一段原型。
  • 2012年6月,完成光源設施的五年(2014年至2018年)中長程規劃,彙整成「NSRRC Strategic Plan」。
  • 2013年1月,開始執行「台澳中子計畫」。
  • 2013年4月 ,台灣光子源土木工程竣工。
  • 2013年5月,本中心駐澳洲ANSTO之台灣中子辦公室舉辦開幕儀式。
  • 2013年10月,台灣光源啟用20周年。
  • 2014年12月,台灣光子源試車成功。
  • 2015年1月,舉行「台灣光子源落成典禮」,馬英九總統蒞臨主持按鈕啟用儀式。
  • 2015年4月,行政院核定第五屆董監事會,陳力俊院士續任董事長。

組織[编辑]

層級架構[编辑]

  • 董監事會
  • 主任室
  • 光源組
  • 儀器發展組
  • 實驗設施組
  • 科學研究組
  • 行政組
  • 輻射及操作安全組

歷屆主任[编辑]

時期 主任 任職期間
行政院同步輻射研究中心籌建處成立前:策劃興建小組 鄧昌黎 1983年10月至1985年1月
陳履安 (代理主任) 1985年2月至1986年3月
行政院同步輻射研究中心籌建處成立前:用戶培育小組 浦大邦 1984年8月至1984年12月
閻愛德 (代理主任) 1984年12月至1986年3月
行政院同步輻射研究中心籌建處 陳履安 1986年3月至1990年7月
閻愛德 1990年8月至1993年7月
劉遠中 1993年7月至1997年4月
陳建德 1997年5月至2002年12月
財團法人國家同步輻射研究中心籌備處 陳建德 2003年1月至2003年5月
財團法人國家同步輻射研究中心 陳建德 2003年5月至2005年12月
梁耕三 2006年1月至2009年12月
陳建德 (代理主任) 2010年1月至2010年7月
張石麟 2010年8月至2014年7月
果尚志 2014年8月迄今

加速器設施[编辑]

由注射器產生之電子加速後經由傳輸線進入儲存環中,電子在真空儲存環中經過偏轉磁鐵(Bending Magnet)或插件磁鐵(Insertion devices)時會產生同步加速器光源,經過光束線引導到實驗站,供研究人員使用光源進行實驗。

TPS tunnel

注射器[编辑]

注射器主要包含,電子槍、直線加速器與增能環。電子束由電子槍產生,經過直線加速器加速後,再進入增能環持續增加能量。該中心之注射器規格如下表:

國家同步輻射研究中心注射器規格 TLS TPS
增能環能量 1.5 GeV 3.0 GeV
注射頻率 10 Hz 3 Hz
直線加速器能量 50 MeV 150 MeV
增能環周長 72 公尺 496.8 公尺
增能環高頻 499.654 MHz 499.654 MHz

儲存環[编辑]

電子束在注射器加速後,經由傳輸線進入儲存環中,電子束於每一圈的運行中因偏轉磁鐵而轉向,並在轉向之切線方向或插件磁鐵下游放出同步輻射光。環內並裝置有高頻系統,補充電子因輻射而損耗的能量。

國家同步輻射研究中心儲存環規格 TLS TPS
最高能量 1.5 GeV 3.0 GeV
自然發射度 2.5\times10-8 m-rad 1.6\times10-9 m-rad
最高電流,多團 360 mA 500 mA
高頻 499.654 MHz 499.654 MHz
最高電流,單團 25 mA >10 mA
諧振數 200 864
光束生命期 > 9 小時 > 10 小時
轉彎半徑 3.495 公尺 8.403 公尺
周長 120 公尺 518.4 公尺
臨界光子能量 (偏轉磁鐵) 2.14 k eV 7.13 k eV
軌道週期 400 奈秒 1729.2 奈秒
射束長度 25 皮秒 9.5 皮秒
週期數 6 24
磁格型式 TBA DBA

光束線及實驗站[编辑]

光束線是同步加速器光源與實驗站之間的一座橋樑。理論上,在每一處電子偏轉的地方或插件磁鐵的直線下游,都可以打開一個窗口,利用光束線將同步加速器光源導引出來,最後到達實驗站。同步加速器光源經由光束線的導引照射到實驗站的試樣後,研究人員藉由量測反射、繞射、散射及穿透試樣的光之強度、能量及試樣被光子激發出之電子及離子,可以進一步推斷物質幾何、電子、化學或磁性結構。

儲存環實驗區
國家同步輻射研究中心TLS現有光束線及實驗站列表
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


國家同步輻射研究中心TPS phase-1 光束線及實驗站列表
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

研究領域[编辑]

該中心提供優質的光源和相關設施,以及各種類型的實驗設施與研究技術,用戶可以利用先進的同步輻射設施進行其最尖端的科學研究,包括分子科學、影像科學、表面與薄膜科學、凝態物理、材料化學、材料物理、能源科學、生命科學、醫藥學、中子應用科學及其他同步輻射應用科學等。

跨領域之科學新契機[编辑]

  • 凝態物理:非彈性X光散射之應用、顯像式光電子顯微鏡之應用、同調X光之應用、新穎強電子關聯材料研究、自旋、電荷、軌域有序性。
  • 奈米、表面及材料科學:光發射電子顯微術、X光微區探測及顯微術、奈米先進材料之成長機制及特性分析、奈米尺度下機能性表面研究、以高能量高解析光電子能譜學研究新穎材料、奈米材料之表面電化學性質、薄膜成長機制之研究。
  • 軟物質科學:X光顯微在軟物質材料之應用、同調X光在軟物質材料之應用、奈米微觀的軟物質科學;膠體間之交互作用、聚集與微相結構;複雜液體:單純與多相液體之氣液、液液或液固等介面;高分子:團鏈共聚合物的層級結構與複變相;複合系統:奈米粒子、高分子與生物分子之複合體系。
  • 分子科學:化學反應動態學研究、大分子結構和游離動力研究、極紫外光光刻術光阻劑的研發、奈米液氦滴光譜術。
  • 生物結構:巨分子結晶學與結構基因體、細胞膜蛋白質、大分子複合體、藥物設計研發、蛋白質摺疊與生物分子結構與功能。
  • 生物醫學影像術: X光影像術在生物醫學之應用、同調X光在生物醫學之應用、X光在醫學治療應用之開發。
  • 能源與環境科學: 觸媒與催化反應、 燃料電池、鋰離子電池、毒性物種之鑑定及追蹤、受污染環境之復育。
  • 元件研發:小型自由電子雷射光源、兆赫波段光子晶體元件、奈米生物科技、微奈米光學元件。

科學培育[编辑]

在科技人才培育方面,分別與國內的台灣大學、清華大學、交通大學、中央大學、中山大學、成功大學、元智大學、中正大學、暨南大學與台灣科技大學等校簽署合作備忘錄,內容包括共同從事學術研究、博士候選人培育計畫、訓練研究生、專題研究合作與學程、課程的開授等,共同培育同步輻射跨領域學科的研究人才,加深同步加速器光源在材料、生物、醫藥、物理、化學、化工、地質、環保、能源、電子、微機械、奈米元件等基礎與應用科學的研究應用。

該中心與國內大學合作博碩士生學程,如2004年與清華大學、中央研究院共同開設「結構生物學程」、2007年與清華大學合作開設教育部立案之「先進光源學程」、2008年與交通大學合作開設教育部立案之「加速器光源學程」等。藉由與教育體系結合,有計畫地訓練下一代的科研人才,使新一代的學生具有國際視野,激發對追求科學的夢想與創意。該中心更將與國外標竿同步輻射研究機構(如美國APS、NSLS,瑞士SLS等)交流學習,期望將TPS最嶄新的實驗技術廣泛應用於跨領域學科的研究,培育年輕一代優秀的研究人員,以提升科技研究能力。

近期成果[编辑]

該中心的台灣光源自1994年啟用至今,每年使用人次及研究計畫逐年增加,以2014年為例,使用該中心光源實驗的計畫數達1,586件、人數達11,334人,其中學術研究機關佔了國內用戶約九成的比例,其研究所發表在SCI期刊上的論文在質與量上近年來都有相當大的提升。

參閱條目[编辑]

外部連結[编辑]