中心简介
2011-03-23 | 浏览次数: | 文章来源: | 【大 中 小】
一、研究所概况
中国科学院高能物理研究所（以下简称高能所）是我国高能物理研究、先进加速器技术的研究开发、先进射线技术及射线应用的综合性研究基地。其前身是创建于1950年的中国科学院近代物理研究所，后改称物理所、原子能研究所，1973年根据周恩来总理的指示，在原子能研究所一部的基础上组建成高能所。
在30多年的发展历程中，高能所逐步形成粒子物理研究、先进加速器技术研究、先进射线技术研究及应用三个优势学科领域，具有以大科学装置为基础开展基础研究、开发与集成的多学科交叉综合优势，成为对国内外高度开放的，依托大科学装置开展基础研究和应用基础研究的大型综合性研究所，为我国的基础研究和应用基础研究，以及高技术发展做出了重要贡献，培养了大批优秀的科技人才。高能所的中长期发展目标是成为有显著影响力的世界粒子物理研究中心；成为我国相关大科学装置发展的骨干力量；成为具有世界先进水平的，高度开放的、多学科、综合性大型研究基地。
高能所设有9个研究单位：实验物理研究中心、粒子天体物理研究中心、理论物理室、计算中心、加速器技术研究中心、多学科研究中心、研发中心；建有北京正负电子对撞机国家实验室和核分析技术重点实验室(北京分部)、粒子天体物理重点实验室、纳米生物效应与安全性重点实验室（与国家纳米中心联建）、核探测器与核电子学重点实验室（与中国科技大学联建）等4个院级重点实验室。高能所现有北京正负电子对撞机、北京谱仪、北京同步辐射装置、西藏羊八井国际宇宙线观测站等大型科研装置。
高能所仪器设备划分为：房屋类、图书类、陈列品类、专用类、一般类和其它。所仪器台帐显示，仅专用类和一般类仪器数量就在2.5万项左右，其中一般类9000余项，专用类1.5万项左右。
高能所成立之后，下属的核物理室、核化学室（后合并为核分析室）、自由电子激光室、同步辐射室等均为所内外提供分析测试服务。2006年2月，原核分析室、自由电子激光室和同步辐射室合并，成立多学科中心。2007年，多学科中心成立公共实验室，将部分通用和专用分析测试仪器，统一管理，提高使用效率。
公共实验室在管理上突破以课题组为基本单位的管理体制。以往在各种项目实施过程中购买的仪器设备在项目完成后，有些设备对课题组来说没有太大用处，保留却又造成人员和经费的负担。这造成分散在研究室的各课题组的仪器设备利用率不高，而一些需要使用这些设备的课题（所内外）却又无法使用，甚至出现重复购置的现象，造成资源的极大浪费。公共实验室很好地解决了此问题。成立公共实验室以后，高能所每年拨款20万元作为运行费用。
公共实验室实验设备共计34台（套），总值人民币1487万元，自2009年4月共享平台开始运行使用至今，公共实验室仪器设备共接到检测委托1300余个，完成实验机时一万多小时。来自中科院生物物理所、中科院研究生院、国家纳米科学中心、中科院化学所、有色金属研究总院、北京理工大学、北京化工大学、首都师范大学、兰州大学、四川大学、烟台大学、郑州大学、吉林大学、河北大学、内蒙古大学、黑龙江大学、华南理工大学、青岛科技大学、内蒙古双奇药业等二十多个科研单位、高等院校以及企业在该共享仪器平台上开展了研究工作。
公共实验平台的成果：实验室为用户提供了实验设备、实验技术和重要的实验数据。在Nature Nanotechnology、Nano Letter、JACS、PRL等国际一流学术杂志发表高质量SCI英语论文140余篇，国内中文论文50余篇，总引用次数达700余次。
以下举例列出实验平台两方面重要贡献：
1.利用平台设备合成的各种富勒烯、金属富勒烯等碳纳米材料，为纳米生物安全性、纳米生物毒理性、纳米生物医学、纳米光电材料等领域的研究提供了基本的实验材料。
2.本平台为多项国家重点基础研究发展计划（973）项目（“人造纳米材料的生物安全性研究及解决方案探索”；“应用纳米技术解决新型抗艾滋病药物的若干关键科学问题”；“生物单分子和单细胞的原位实时纳米检测与表征方法”等）提供了的重要实验数据及实验结果。
公共实验室现有固定编制7人，其中2名助理研究员，3名高级实验师，1名工程师，1名实验师。对这些人员年度考核的重点在仪器设备运行维护、开放情况和服务，考核形式包括本人报告、主管领导意见和用户评价相结合。对于最后排名在前后15%的人员上下浮动岗贴1年。多学科中心还从运行费中支付7名管理人员部分岗贴。公共实验室人才策略也稳定了技术人员队伍。
北京同步辐射装置是一个向社会免费开放的大型公共科研设施。同步辐射装置贯彻“开放、联合、开拓、创新”的八字方针。自1991年同步辐射实验室建成以来，一直坚持对外免费开放的方针，20年来接受国内外高等院校、科研院所、工矿企业等诸多单位的研究课题申请，部分满足了国内用户对先进光源的需求，并做出了一批有显示度的研究成果，部分用户的研究成果分别发表在Nature、Science、 JACS等国际著名的学术刊物上。中心一直努力改善光源性能，增强同步辐射装置的实验能力、创造良好的实验环境，更好地为用户服务。随着北京正负电子对撞机（BEPC）的建成和BEPCII二期改造工程的完成，北京同步辐射装置也相应进行了两次改造和升级，其性能得到进一步的提升，所能开展的研究领域得到进一步的拓展，所能提供的实验条件也得到进一步的完善。
目前，北京同步辐射装置拥有3个实验大厅，5个插入件，14条光束线，15个实验站，可提供从真空紫外到硬 X 波段的同步辐射光，可以开展同步辐射X射线衍射（蛋白质、单晶，高压、粉末、薄膜）、反射、小角散射、漫散射、吸收、荧光分析、形貌、成像、光电子谱、真空紫外光谱、圆二色谱、中能谱学、软 X 射线刻度和计量、LIGA与光刻等诸多领域的研究。为凝聚态物理、高压物理、化学化工、材料科学、生命科学、地球科学、环境科学、微电子、微机械加工、计量学、光学及探测技术等广泛学科的基础研究和应用基础研究提供强有力的实验研究手段。其研究领域涵盖了物理、纳米科学、材料科学、化学化工、生命科学、资源环境、医学等。在近 20 年的开放过程中，为我国凝聚态物理、化学化工、生命科学、材料科学和环境科学的研究提供了一个坚实的实验平台，并且取得了一系列研究成果。
在同步辐射装置上开展了同步辐射相位衬度成像的研究，建立了国内第一个完善的相位衬度成像及 CT 研究平台，在 CT 重建理论等方面取得了重要的进展，并将成像研究的成果应用到古生物研究方面，揭示了古生物进化的重大问题。同步辐射装置建立了一套先进的高温高压实验平台，能够达到100 万大气压， 5000K 的高温高压条件，为研究极端条件下的物质结构提供了有力的支持，这些研究是地球物理、新材料等领域新近发展起来的前沿。截至 2003 年末，同步辐射装置已接待了国家重大攻关项目，中科院及其他部委研究所和高校的重大研究项目、国家自然科学基金项目及知识创新工程项目等 200 多个用户单位的 800 多个研究课题。北京正负电子对撞机重大改造工程完成后，同步辐射专用光运行的能量提高到 2.5 GeV ，流强达到 250 毫安，多数光束线站能实现兼用光运行。
北京同步辐射装置不但承担着对外开放运行的任务，还不断研制新的实验设备，开拓新的实验模式，探索新的研究领域。通过自身的不断拓展和创新，源源不断地吸引着国内外用户开展高水平的研究工作。同时，北京同步辐射装置为推动我国科技的发展做出了应有的贡献。依托北京同步辐射装置，还为我国培养了大批优秀的专业人才和高水平的技术人才。北京同步辐射装置20年来的开放运行，已经建立了一套完整、高效的运行机制，成熟可行的共享模式，这为所级公共技术服务中心的建立积累了宝贵的经验。
北京同步辐射装置运行至今，一直有国家、研究所的运行费和专项经费支持。
高能所领导十分重视同步辐射装置（BSRF）开放和公共实验室的发展，重视技术支撑队伍的建设。在北京正负电子对撞机建设、运行以及以后的重大改造工程中，高能所的技术支撑人员与科研人员一起作出了重大贡献，所以高能所建所30余年至今，比较完好的保留了一支高水平的技术支撑队伍和机加工机组，高能所还有通用运行部对对撞区内包括同步辐射各线站在内进行运行维护。研究所整个支撑队伍力量非常雄厚。
研发中心以高能所雄厚的科研实力和先进的大科学实验设施为依托，在高能所已有的先进技术基础上，以技术创新、系统集成为手段进行科技成果转化和高科技新产品开发，为推动我国的高新技术产业化、促进国民经济发展做贡献；自成立以来不断将我所的先进加速器技术、核探测技术转化为高科技产品，研制出了10 MeV/15 KW电子辐照加速器，大型工业CT等。目前中心正全力以赴开展新项目研究，并可为客户设计、研制生产各种类型的工业电子辐照加速器、高精度断层扫描设备、PET、医用加速器、加速器射线源、电子帘加速器、各种类型的加速管等。
在院科研装备研制项目经费和所级项目经费的支持下，已经完成了6台工业CT系统、1台小动物PET系统、1台小动物SPECT-CT系统和3台小动物PET-CT系统，共11台科研、工业用核成像设备。CT可以在不破坏样品的情况下，获得高精度三维图像，显示样品内部详尽的三维信息，并进行结构、密度和力学的定量分析。该技术可广泛应用于医学、药学、材料学、工业（各种器件的质检和探伤）、农业（木材和种子的质检和分析）、工程（建筑材料内部孔隙度、连通度和渗透性分析）、珠宝（真伪识别和最佳切割方案设计）、古生物学和考古学（种系鉴定、化石的结构和成分分析）等领域。
作为研究所重点学科的核成像技术，已连续多年得到了研究所创新经费的支持。已经完成研制、正在运行的设备：
工业CT设备4套，分别为130- 3D-μCT显微CT系统、225- 3D-μCT显微CT系统、450KV高能工业CT和基于6MV加速器的高能CT，设备总价值2000万元。均为自主研制，全部对外开放，用户来自全国各地。
130- 3D-μCT显微CT系统和225- 3D-μCT显微CT系统是在高能物理研究所创新课题“核成像关键技术研究”和高能所核成像中心成像平台建设经费的支持下研制的，2008年研制完成至今，一直对外开放运行，已为多家科研机构和企业提供了测试服务。是目前在北京和华北地区为数不多的几个正常运行的显微CT系统之一。
450KV高能工业CT和基于6MV加速器的高能CT系统是在中国科学院知识创新工程重大项目“核技术应用的关键技术”研究课题：“高精度工业CT关键技术研究和样机研制”的支持下研制的，2006年通过验收后至今，一直对外开放运行，在航空航天、汽车制造、无损检测、古生物研究等领域发挥了重要作用。
SPECT不仅与PET一样具有获取体内二维、三维图像信息功能，而且设备本身的价格比PET设备要便宜很多，所用放射性药物衰减寿命也比较长，容易生产和运输。小型（动物）SPECT是专为小动物实验而设计的，由于小型实验动物比人体尺寸要小得多，因而小型SPECT对空间分辨率的要求比人体SPECT高很多。在中国科学院大型仪器设备研制项目的支持下，高能所研制了用于小动物成像的SPECT/CT扫描仪。可用于啮齿类及小型灵长类动物的SPECT与CT融合成像。此设备将作为中科院核分析技术重点实验中的动物分子影像研究平台的组成设备之一。于2010年7月1开放运行，为我国的医疗机构、高等院校和科研院所等机构提服务。
北京慢正电子束流装置是2009年10月份以来新近纳入区域中心管理的大型仪器系统，目前主要开放的有慢正电子强束流系统、常规正电子湮没寿命谱仪以及常规正电子湮没多参数测量系统等三套仪器，其中北京慢正电子强束流系统是国内唯一长期开放运行且可以进行脉冲正电子湮没寿命谱以及多参数测量的正电子湮没大型测量仪器。目前，在该系统上进行相关研究的科研单位总计达到20多家，且发表了多篇具有一定影响力的高水平文章，如JACS、Carbon、APL等。
正电子湮没谱学及正电子湮没技术（PAT）为研究物质微观结构提供了一种非破坏性的研究方法，特别在研究材料中原子尺度微观缺陷方面具有检测灵敏度高(10-7-10-3at%,) ；可以定性或定量研究缺陷的类型及浓度；可以研究和分析缺陷内部元素分布及局域态电子结构等优点，其他方法无法比拟。高能所正电子湮没技术的研究开始于上世纪80年代，经过多年的发展已经建立了基于放射源的正电子湮没寿命谱、正电子湮没符合多普勒展宽能谱、正电子湮没寿命-动量关联谱以及能够用于薄膜缺陷结构表征的基于放射源和北京正负电子对撞机电子直线加速器的慢正电子束流系统，且在装置上可以进行多普勒展宽能谱、脉冲寿命谱、符合多普勒展宽能谱以及寿命-动量关联谱的测试。依靠研究所提供的运行经费以及项目组多年来不同基金项目中的仪器设备维护费用支持，该装置已经成为国内唯一长期稳定运行且全年开放的系统。目前，该装置主要开放仪器设备常规正电子湮没寿命谱仪、常规正电子湮没多参数（多普勒和寿命）符合测量系统、北京慢正电子强束流装置。
装置运行、维护和提供测试服务主要由3位本单位职工负责，其中研究员1人，负责技术指导，助理研究员2人。仪器的运行主要采取预约登记—审核—测试分析—后处理等四个步骤组成，项目组有完善的预约登记制度，对每一个用户的测试前中后的情况都有详细的记录，仅经过规范化操作后外单位用户的用户登记表已经累计约150余份，经过项目组登记审核后的样品才会发给用户，确保了用户数据的可靠性。目前，在这三台套仪器上开展工作的用户单位已经达到大约30家，主要包括中科院兄弟研究所、综合性大学以及部分科研为主的公司等，用户利用该系统发表的高水平论文数十篇，其中包括Physical Review Letter，Applied physics letters, journal of American chemical society, Carbon等多篇。
所内还有一些分布在国家、院重点实验室等各个研究组的部分通用和专用分析测试仪器在对外开放。
整合原则及指导思想：充分发挥高能所在开展高能物理研究、加速器先进技术及射线技术研究过程中发展和积累的先进仪器和分析设备的独特功能，逐步建立并完善实验技术和公共平台，为国内外的物质科学和生命科学相关的研究工作提供有力的技术支撑。
2009年，为配合院区域中心工作和进一步提高全所通用设备等资源的使用效率，我所整合了开放共享状态良好的北京同步辐射装置、正电子实验装置、成像工程装置、以及多学科中心公共实验室，使得高能所的公共实验设备达到了一个前所未有的水平，同时成立了高能所公共技术服务中心（下称所级中心），实行研究所主管领导直接负责下的主任负责制。
资源整合的标准主要考虑了设备是否通用、是否有共享需求，设备价值、共享率、除本课题组以外的用户数（所内和所外）等。整合进入中心的设备放置场所和技术人员的办公场所原则上维持原样，但进行统一管理，以确保设备正常、高效运行，保证服务质量。
一些大型的通用设备共享，可以发挥所级中心的整体优势。结合国家重大科研任务，充分发挥中心各成员部门的科研和装备优势，实现通用仪器装备在中心范围内的充分共享；所级中心内一些特殊仪器装备也相继加入到院物质科学大型仪器中心和纳米科学大型仪器中心，为满足物质科学、纳米科学前沿探索和需要，并争取达到世界一流的水平起到积极的作用。同时制定了适合中心的管理制度，并注重专业技术队伍的人才培养，提高公共技术平台的效率，促进我所科学领域整体研究实力的提高。