台灣光子源(TPS)

台灣光子源簡介

我國首座同步加速器光源座落於國家同步輻射研究中心(National Synchrotron Radiation Research Center, NSRRC),運轉至今已超過20年的歷史。近年來,國內外利用此設施從事尖端科學研究的實驗團隊與人數均快速增加,且發表之研究成果在質與量上亦大幅成長,各研究領域已陸續做出數量可觀、世界一流的科學實驗與成果。面對國際間激烈的科技競爭,各國在同步加速器的發展上均快速成長,而我國現有光源的X光亮度卻大幅落後國際先進設施,且因早期技術的限制與瓶頸,可資利用的出光口即將用罄,若未能及時設計建造更先進的光源,勢必讓我國長期的科技發展失去競爭之優勢。同時,全國用戶也屢次在用戶會議中積極討論,並強烈表達尖端科學研究需要更高亮度的X光光源之需求,尤其現今正值我國大力推動基因體醫學、生物及奈米科技之際,其急迫性更為殷切。有鑒於此,NSRRC改制前之「行政院同步輻射研究中心指導委員會」於2001年2月第41次會議中,即建議NSRRC應研究建造另一座電子束能量更高之同步加速器的可行性。

經過多方討論與審議,NSRRC董事會於2004年7月決議推動向政府提出「台灣光子源 (Taiwan Photon Source, TPS)跨領域實驗設施興建計畫」,且於當年年底致函國內近1,000位學者專家,徵詢各方的寶貴意見。2005年1月又將「台灣光子源跨領域實驗設施興建計畫」提送第七次全國科學技術會議討論,該會議的總結報告中將「研究台灣光子源籌建之可行性」列為重要結論之一。本中心為能建造一座頂尖的光源設施,TPS工作團隊除積極進行加速器概念設計及赴國內外諮詢考察外,並舉行多場科研新契機討論會與「低束散中能量同步加速器光源論壇」,邀請國內外學者專家參與討論,同時也舉辦多場全國說明會,廣納各界的寶貴意見,以作為TPS興建的藍圖。經全面彙整各方的意見後,本中心完成了「台灣光子源同步加速器籌建可行性研究報告」,結果顯示我國已具備必要的技術能力,可在原有基地上主導興建一座能量30億電子伏特、周長518公尺、超低束散度的「台灣光子源」同步加速器光源設施。

經過國家科學委員會(現為「科技部」)與本中心同仁的共同努力,以及全國學術與科技界的支持,行政院於2007年3月同意「台灣光子源同步加速器興建計畫」,並於2009年6月正式核定修正案,同意在原址興建一座「台灣光子源」,以及後續40座先進光束線與實驗站之設計建造。2009年12月本中心分別簽署完成台灣光子源土木建築工程與機電系統工程之施工合約,且於2010年2月7日舉行「台灣光子源興建工程」動土典禮,由行政院吳敦義院長、國科會李羅權主任委員、中央研究院前院長李遠哲院士等多位首長共同主持,並邀請眾多學術科技界精英共襄盛舉,參與這國內科技界的一大盛事。

台灣光子源同步加速器光源設施總預算經費為68.8億元,預計於2016年可提供周長518公尺、能量為30億電子伏特之光源設施予用戶使用。這座「台灣光子源」完成後將是我國有史以來規模最大的跨領域共用研究平台,提供世界上亮度最高的同步加速器光源,可開創嶄新實驗技術與拓展科學研究領域,帶動我國在科學研究上的蓬勃發展,引導年輕學子投入尖端科學研究,並且協助高科技工業進行產品研發與製程優化。

Flux of TPS
Emittance vs. Circumference
Parameters of TPS Synchrotron Facility
Brightness of Synchrotron Light Sources

TPS首期7座實驗設施

蛋白質微結晶學
Protein microcrystallography beamline
時間同調X光繞射
Temporally coherent X-ray diffraction beamline
X光奈米繞射
X-ray nanodiffraction beamline
X光奈米探測儀
X-ray nanoprobe beamline
同調X光散射
Coherent X-ray scattering beamline
軟X光散射
Soft X-ray scattering beamline
次微米軟X光光譜
Submicron soft X-ray spectroscopy beamline

為使TPS光束線之設計能符合光源使用者在科學實驗上的需求,並規劃供尖端科學研究使用之實驗設施,以達成「台灣光子源」的願景:

  • 成為世界頂尖的超高亮度同步加速器光源,建構世界一流的跨領域共用實驗設施,取得國際領先地位。
  • 開創嶄新實驗技術,拓展科學研究領域,特別是生物醫學及奈米科技,促使我國學術研究更臻世界頂尖水準。
  • 協助高科技工業進行產品研發與製程優化,提升我國知識經濟的國際競爭力。
  • 吸引更多國際團隊前來進行實驗或建造其專屬光束線,增進國際合作,提升我國的國際聲望。
  • 成為延攬國際傑出人才長期在我國從事跨領域尖端科學研究之重要誘因。
  • 引導、培育年輕學子投入尖端科學研究,做出影響深遠的重大科學發現。
Dipole, Quadrupole, and Sextupole
TPS Magnet System
CNC oil-free machining for bending chamber
500-MHz Superconducting RF Module of KEKB-Design for TPS