在北京懷柔科學城，有一個超級放大鏡，佔地面積約976畝，有90個足球場那麼大，俯視看起來像一個放大鏡。放大鏡的“鏡框”是一個環形建築，周長1300多米。它是用來幹什麼的？有哪些“獨門特技”？讓我們一起探祕吧。

爲什麼要建設它？

超級放大鏡的名字叫高能同步輻射光源（High Energy Photon Source，HEPS），也被稱爲“希望之光”。它不僅是我國，而且是全亞洲第一臺第四代同步輻射光源。

HEPS航拍圖

（圖片來源：中國科學院高能物理研究所）

目前，共有六十多臺同步輻射光源分佈於世界各國，是數量最多、覆蓋研究領域最廣的大科學研究設施，被譽爲“微觀世界的放大鏡”和“前沿科技的燈塔”。

中國大陸地區已經建成了北京同步輻射光源、合肥同步輻射光源和上海光源三臺同步輻射光源裝置。既然已經有了這麼多個同步輻射光源，爲什麼還要建設HEPS？

這是因爲我國目前已建成的同步輻射光源，主要覆蓋的是中低能區，是第三代同步輻射光源，對於需要極高能量X射線才能穿透如航空發動機葉片、核反應堆材料等厚重樣品，或是需要極高亮度來捕捉原子級動態過程的研究，它們的能力就顯得捉襟見肘。

換句話說，中低能區的同步輻射光源像一臺高靈敏度的動態攝像機，擅長捕捉表面和界面的細微變化；而高能區的同步輻射光源則更像一臺穿透力極強的巨型X光機，能夠深入物質內部，探測物質的微觀結構。

建成後的HEPS，其儲存環加速器的電子束流能量爲6 GeV（十億電子伏特），可提供能量達300 keV（千電子伏）的X 射線光子，亮度比第三代光源高出2-3個數量級，也就是百倍到千倍，具有更高的分辨率，並將躋身世界五大高能同步輻射光源之列。

HEPS到底有多“強”？

它的能量高，穿透力強。HEPS產生的X射線能量高達300千電子伏，能夠輕鬆穿透釐米厚的金屬、陶瓷、岩石等材料。這意味着它可以深入到大塊如航空發動機葉片、核反應堆壓力容器等工業部件內部進行無損探測，發現中低能同步輻射光源及傳統檢測方法無法觀測的微小裂紋和內部缺陷，並精確測量它們的大小、形狀和位置；還可以在接近實際工況的載荷條件下對樣品進行原位相殘餘應力分析及結構三維成像，這無疑爲航空、核能、考古等研究領域提供了獨一無二的觀測手段。

亮度高，看得更清。“要看到物質裏的細節，很重要的一點就是要有足夠亮的光。光越亮意味着探測的信噪比越高，精度越高，探測速度也越快”，HEPS工程總指揮潘衛民研究員在介紹光源亮度的重要性時曾這樣說道。

HEPS的光子亮度比太陽的亮度高1萬億倍，比普通X光機亮10萬億倍，是現有第三代同步輻射光源亮度的100-1000倍。HEPS可以爲衍射實驗提供微米量級的高亮度光斑，直接解析難以結晶，但具有重要生物功能的蛋白質的晶體結構，可以爲譜學和成像研究提供納米量級的聚焦光斑，直接在納米尺度上觀察物質的結構變化。

時間分辨率高，易於捕捉動態。HEPS具備皮秒級的時間分辨能力，其中1皮秒等於萬億分之一秒，可以像高速攝像機一樣，捕捉到分子、原子在極短時間內發生的動態變化，實現原位觀察微觀世界的時空流變，爲在動態、原位和極端條件下研究物質結構變化的動力學過程提供了重要的科學平臺。