具有美麗名字的光源
在西班牙語中ALBA的意思是黎明，西班牙同步輻射光源取名ALBA，正如法國的太陽SOLEIL，英國的鉆石DIAMOND，這些同步輻射光源的名字都那么美，無不充滿了光明與希望。
西班牙ALBA光源與上海光源SSRF，法國SOLEIL和英國DIAMOND光源同屬世界第三代高性能中能同步輻射設(shè)施。
ALBA光源坐落于西班牙東北部加泰羅尼亞（Catalonia）自治大區(qū)巴塞羅那（Barcelona）城北20公里的加泰羅尼亞市（Cerdanyola），是加泰羅尼亞、西班牙，以及整個西南歐歷史上第一個大科學(xué)裝置。在面積60公頃的ALBA科技園區(qū)內(nèi)，這個直徑140多米的嶄新環(huán)狀同步輻射設(shè)施堪稱一座設(shè)計新穎、獨特的現(xiàn)代派建筑。它的外形別出心裁地似一只熠熠閃光的蝸牛。
由同步光源開放聯(lián)合會CELLS（Consortium for the Exploitation of the Synchrotron Light Laboratory）負責(zé)建設(shè)和運行，西班牙政府和加泰羅尼亞政府提供資金。
ALBA光源鳥瞰
如其它光源一樣，ALBA光源不僅是超級的科學(xué)研究工具，也是向本國和全世界政府機構(gòu)、研究團體和企業(yè)開放的大型服務(wù)平臺。它現(xiàn)已建成7條先進的束線站，預(yù)計最終將建33條，為1000多位研究人員提供強有力的實驗條件和手段，進行諸多最前沿和戰(zhàn)略性領(lǐng)域的研究：生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、能源、材料科學(xué)、微電子學(xué)納米技術(shù)等，尤其將引領(lǐng)蛋白質(zhì)、病毒、細菌等結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究，新藥生產(chǎn)，工業(yè)用新材料設(shè)計。它為挑戰(zhàn)技術(shù)創(chuàng)新、發(fā)展以科學(xué)驅(qū)動的新產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造了良好的機遇。
ALBA光源將極大地促進西班牙，特別是加泰羅尼亞大區(qū)向知識型、創(chuàng)新型經(jīng)濟的發(fā)展，并有望使之成為整個西南歐的科學(xué)與技術(shù)中心。ALBA的建成，無疑是西班牙邁出了具有決定性意義的一步，表明科學(xué)產(chǎn)出位居世界第九的西班牙從此進入了國際尖端科技的先進行列。
ALBA光源夜景
歷史沿革
1990年：西班牙放棄T-粲物理（Tau-charm Factory）項目的建設(shè)，構(gòu)思建造同步輻射光源。因為西班牙作為歐洲核子中心CERN、歐洲分子生物實驗室EMBL等組織成員，已經(jīng)成為歐洲國家中使用同步輻射光源最大的用戶之一，但西班牙本土并沒有一臺類似的裝置，科學(xué)家們不得不申請到其它國家開展研究。西班牙參加了在法國格勒諾布爾（Grenoble）的歐洲同步輻射設(shè)施ESRF的建設(shè)，并擁有2條束線站：BM25和BM16。其中，加泰羅尼亞大區(qū)在BM16上占有50%的股權(quán)，同時承擔(dān)運營費。然而，有限的使用光源時間限制了科學(xué)家們的工作創(chuàng)新，也遏制了本國科技的發(fā)展。
1992年6月：加泰羅尼亞政府派專家組調(diào)研在巴塞羅那地區(qū)建設(shè)同步輻射光源的可行性。年底提交了第一份調(diào)研報告。
1993年：選址確定。選擇加泰羅尼亞的主要原因有三個：其一，毗鄰位于貝拉泰拉（Bellaterra）鎮(zhèn)的巴塞羅那自治大學(xué)UAB（Universitat Automoma de Barcelona）的主校園區(qū)。該校創(chuàng)建于1968年，是一所年輕的現(xiàn)代化綜合性大學(xué)，擁有4萬名學(xué)生和4000名研究人員和教授。其中，科研和經(jīng)濟企管類最著名，排名全國第一。其二，加泰羅尼亞自19世紀后期即成為工業(yè)中心，是西班牙最富裕的地區(qū)之一。其首府巴塞羅那是歐洲第六大城市，西班牙最大港口和第二大城市，也是全球重要的文化中心與旅游勝地。汽車、化工、食品、生物科技、信息通訊技術(shù)和音像業(yè)是該區(qū)的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。它擁有眾多國際一流水準的研究機構(gòu)，特別是在信息新技術(shù)、生物科技等領(lǐng)域，諸如：巴塞羅那科學(xué)園，巴塞羅那生物醫(yī)藥研究園。目前，它的科學(xué)產(chǎn)出占全國的25%，具有創(chuàng)造知識的巨大潛力。其三，該區(qū)國內(nèi)外交流甚多，與國際頂尖團隊有良好的合作。
A處：巴塞羅那自治大學(xué)
1994年：召集人員開始進行2.5GeV同步輻射光源的概念性設(shè)計。
1997年：歷時3年，設(shè)計完成。
2002年3月14日：西班牙政府科研和創(chuàng)新部與加泰羅尼亞自治政府達成正式協(xié)議：為了加強本國科研基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，建設(shè)世界一流的3GeV大型光源ALBA。
2003年3月14日：組建同步光源開放聯(lián)合會CELLS，負責(zé)ALBA光源的開發(fā)和管理，由西班牙政府、加泰羅尼亞自治大區(qū)和一些大學(xué)、企業(yè)共同參股。前期投資（2003-2008年）原計劃為1.63億歐元，包括5條線站建設(shè)、人員和運行費；后因增建2條束線站，升至2.01億歐元。同時，期限延期1年；預(yù)計年運行費大約為1600萬歐元；到2020年，政府將翻倍投資，達到4.2億歐元。
2003年：任命了CELLS總經(jīng)理（Joan Bordas）和五個部門主管，并在梅諾卡島（Menorca）召開了第一屆用戶會議。
2004年：經(jīng)過多次商討，聽取了馬拉加（Malaga）第二屆用戶會議的意見，儲存環(huán)重新進行設(shè)計?；▽嵉卣{(diào)研開始。
2006年5月：ALBA主體工程開工。
2008年：開始安裝增強器和儲存環(huán)。
2009年12月21日：測試開始，ALBA增強器第一次出光。
2010年3月22日：西班牙首相羅德里格斯·薩帕特羅（Rodriguez Zapatero）和加泰羅尼亞自治大區(qū)首長Montilla先生主持ALBA光源開幕式，共有500多位嘉賓出席。
ALBA開幕式
2010年：建成7條光束線站，雇員達160人，年底對外接待第一批用戶。
裝置簡介
ALBA光源的硬件設(shè)施共分3個主體建筑：技術(shù)樓（7600平米）、大廳（18500平米）和人員宿舍翼樓（4000平米）。
大廳內(nèi)景
辦公區(qū)域
ALBA示意圖
ALBA光源安裝在環(huán)形大廳內(nèi)，由注入器、增強器和儲存環(huán)3大部分和其它配置設(shè)施組成。
注入器：為直線加速器。電子在5000萬瓦的射頻功率下加速，能量至100MeV。
注入器
增強器：為環(huán)形加速器，周長249.6米。利用高頻電磁場將電子束繼續(xù)加速至3GeV。從進到出增強器，此過程僅需160毫秒。
ALBA隧道（左為儲存環(huán)；右為增強器）
儲存環(huán)：周長268.8米。電子束在其中以99.999999%接近光速的速度連續(xù)運轉(zhuǎn)幾小時。當(dāng)偶極磁鐵迫使電子束作曲線運動時，電子束即產(chǎn)生同步輻射光。ALBA光源產(chǎn)生世界上最精細的同步輻射光，電子束大小比1毫米的1/10還要細。儲存環(huán)中共配置32個彎轉(zhuǎn)磁鐵、128個四級鐵、120個六級鐵和100多個安裝在六極鐵中的準直器。
彎轉(zhuǎn)磁鐵
四極鐵與六極鐵
完成組裝的磁鐵單元
ALBA加速器的部分參數(shù)
應(yīng)用領(lǐng)域及線站
· 材料科學(xué)：研究催化中的化學(xué)反應(yīng)，材料在不同壓力、溫度、電場和磁場中的變化。
· 化學(xué)和結(jié)構(gòu)生物學(xué)：發(fā)現(xiàn)并建立諸如蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子的新結(jié)構(gòu)。
· 物理：同步輻射光可用于研究微電子器件、納米設(shè)備、移動電話中納米單位級的微小部件，如：1毫米的百萬分之一。
2005年6月30日，CELLS理事會授權(quán)科學(xué)顧問委員會負責(zé)建設(shè)和監(jiān)管第一階段的7條光束線站，優(yōu)先開展材料科學(xué)、物理、化學(xué)和生物領(lǐng)域的研究。
ALBA儲存環(huán)插入件的分布示意圖
1．BL22-CLAESS：X射線吸收光譜，2009年5月更名為核心層吸收和發(fā)射光譜。電子束覆蓋2.4至65keV能量范圍。2010年7月，正在進行束線站控制軟件編程。
多極扭擺磁鐵
BL22示意圖
2．BL04-MSPD：材料科學(xué)和粉末衍射，建2個終端實驗室，致力于高分辨率粉末衍射、高壓粉末衍射和單晶衍射研究。光子能量覆蓋范圍8-50KeV，光子束大?。?.5x5-0.010x0.040平方毫米。
BL04示意圖
3．BL13-XALOC：生物大分子結(jié)晶學(xué)，用于結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究。自動換樣機已成功通過現(xiàn)場驗收測試，主要數(shù)據(jù)采集器（皮拉圖斯600萬）與DECTRIS簽署采購，光學(xué)計量的垂直聚焦鏡完成了調(diào)試。
BL13的自動換樣機
4．BL11-NCD： 非晶體衍射。
BL11的非晶體衍射光子學(xué)研究設(shè)備
5．BL24-CIRCE：光電子發(fā)射能譜和顯微學(xué)束線站，屬軟X射線的極化。平面光柵單色儀覆蓋100-2000eV的能量范圍，建設(shè)2個終端實驗室。
PEEM：光電子發(fā)射能譜電子顯微，致力于表面科學(xué)和納米結(jié)構(gòu)研究。
NAPP：周圍環(huán)境壓力光電子能譜，致力于化學(xué)反應(yīng)，液體表面和其他超高真空條件下的棘手問題。
BL24線（2009年12月）
PEEM在電子光學(xué)測試中獲得的第一幅圖像（視場約20微米）
6．BL29-BOREAS：共振吸收和散射束線站，屬軟X射線極化。將建兩個終端實驗站：磁二色性（XMCD/XMLD）和共振軟X射線散射（RSXS）。2010年2月8日開始安裝主要元件。
BL29示意圖
7．BL09-MISTRAL： 軟X射線顯微。致力于在冷凍溫度下，270 eV至2600 eV的厚生物樣本傳輸?shù)娜轿怀上瘢軌蛟趲追昼妰?nèi)紀錄斷層數(shù)據(jù)集和50納米級空間分辨率。平面光柵單色儀、鏡子已安裝。低溫TXM工廠驗收測試2010年6月結(jié)束。
平面光柵單色儀
2009年底，ALBA研討了第二階段準備建設(shè)的光束線站，有以下8個計劃項目中標：
AIBA：成像與生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用
MIRAS：紅外顯微光譜
LOREA：復(fù)合材料的低能超高分辨率小角光電發(fā)射
高分辨率和微聚焦X射線衍射
單晶和散射能量
TBA：用于教學(xué)
微聚焦XANES衍射
微聚焦大分子結(jié)晶學(xué)
未來展望
ALBA科技園是加泰羅尼亞地區(qū)最大和最重要的戰(zhàn)略性項目，旨在成為南歐科學(xué)和技術(shù)技發(fā)展的重要推動力。它以ALBA光源為中心，周邊環(huán)繞巴塞羅那自治大學(xué)、研究園、技術(shù)園和創(chuàng)新園，總面積將達到340公頃。2009年，共注入資金1.2億歐元用于基礎(chǔ)和生產(chǎn)設(shè)施的建設(shè)，2010年又增加2500萬歐元。
至今，雖然ALBA同步輻射裝置是ALBA科技園中唯一的大科學(xué)裝置，但已有170多家企業(yè)和技術(shù)中心根植于此。其中，第一座商業(yè)樓宇——金融機構(gòu)La Caixa銀行的兩個技術(shù)中心——正在建設(shè)，它將帶來近2億歐元的投資。
這片面積廣大的園區(qū)將逐漸發(fā)展成為科學(xué)設(shè)施的基地和工商業(yè)活動的中心，匯集4萬高素質(zhì)人群，1萬居民。并且，正在建設(shè)的生態(tài)走廊和城市公園系統(tǒng)將保持人與自然的和諧：保護生態(tài)系統(tǒng)、恢復(fù)退化土地、界定180公頃的綠色地帶。
ALBA工業(yè)園
1.ALBA光源 2. 科研和技術(shù)轉(zhuǎn)讓中心 3.知識密集型園區(qū)
4．聯(lián)運站 5. 巴塞羅那自治大學(xué) 6、7.科技園
通向ALBA光源的大道
從巴塞羅那城到加泰羅尼亞市有675公頃土地亟待發(fā)展，巴塞羅那城市規(guī)劃署對其將分為3個階段進行開發(fā)，使其成為戰(zhàn)略性經(jīng)濟、社會和生態(tài)發(fā)展高度集中的整體。這早在1976年就已列入西班牙國家5大戰(zhàn)略性地區(qū)發(fā)展計劃。
2006年，歐洲科研基礎(chǔ)設(shè)施戰(zhàn)略論壇 ESFRI（European Strategy Forum on Research Infrastructures）第一次制訂歐洲科研基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展路線圖，共35個項目。2008年進行了更新，項目增至44個。2010年3月23和24日，第六屆戰(zhàn)略論壇在西班牙的巴塞羅那召開。根據(jù)此次會議的精神，2010年12月將出版全新的歐洲至2020年發(fā)展線路圖，主要致力于能源、食品和生物領(lǐng)域的研究。這些科研基礎(chǔ)設(shè)施包括程序庫、數(shù)據(jù)庫、生物檔案軟件、通訊網(wǎng)絡(luò)、考察船、衛(wèi)星和導(dǎo)航中心、沿海觀測站、天文望遠鏡、同步輻射和加速器。
西班牙的大科學(xué)裝置，無論是正在運行的或正在建設(shè)的，毋庸置疑，ALBA光源當(dāng)屬之首。
高能所科研處 中國科學(xué)院大科學(xué)裝置辦公室
資料來自：http://www.cells.es/
