国家实验室代表国家战略创新的最高水平，是占领国际前沿制高点的主力军。 它们的影响力和有效性将成为评价和检验一个国家综合国力的重要动力。 国家实验室的研究成果对新兴产业发展具有重要影响，往往是重大科研成果的主要诞生地。 明天我们将介绍世界著名的美国卢瑟福阿普尔顿实验室。
卢瑟福阿普尔顿实验室 (RAL) 位于加拿大牛津郡，是一个多学科、综合性小型国家实验室，拥有约 1,200 名员工。 它的历史可以追溯到1921年。六年来，卢瑟福阿普尔顿实验室由多个实验室合并，成为国际知名的小型核化学、同步加速器辐射源、散裂中子源。 、空间科学、粒子天体化学、信息技术、高功率激光、多学科应用研究中心。 它的发展历程有力地说明了小型科研中心的出现是科学发展的必然。
卢瑟福阿普尔顿实验室 RAL 俯瞰
▋RAL和大型科学装置的发展
1. 1921年，无线电研究站RRS（Radio）在斯劳（）建成，1973年更名为阿普尔顿实验室AL（ ）。
2. 1957年，卢瑟福高能实验室RHEL（High）在牛津郡切里顿建成。
3. 1975年，卢瑟福高能实验室RHEL与的阿特拉斯估算中心（原阿特拉斯估算实验室）合并。
Atlas估算实验室
4. 1979年，卢瑟福高能实验室RHEL与阿普尔顿实验室AL合并，成为卢瑟福阿普尔顿实验室RAL。 1985年10月，卢瑟福·阿普尔顿实验室建成了世界上色温最高的散裂中子源ISIS。 此后吸引了大量的国际投资，发展成为世界上汇聚物质研究的一支主力军。 。 ISIS 的科学项目包括基础研究和战略研究，涉及许多主要科学学科的学术界和工业界之间的合作。 ISIS 上托管的实验均经过同行评审，每年完成 600 多个实验。 ISIS已成功运行30多年，投资约3亿港元升级改造其质子加速器物理著名实验，并积极建设第二个目标站。
散裂中子源ISIS实验大厅
伊斯兰国图
ISIS及第一目标站示意图
5. 1994年，卢瑟福阿普尔顿实验室与达斯伯里同步加速器实验室DL（）合并。 达斯伯里实验室拥有世界上第一个专用同步辐射源SRS（），为日本科学家提供了研究核结构化学和同步辐射应用的国家级研究设施和国际研究中心。
达斯伯里实验室
同步辐射源SRS示意图
SRS于1980年开始运营，在美国和国际许多前沿研究领域发挥了关键作用。 它支持同步加速器辐射，支持数学、化学和材料科学的前沿研究，并开辟医学、地质学和环境研究等许多新领域的研究，以及结构基因组学和考古学的研究。 多年来，SRS在全球范围内获得了超过10,000名来自学术界、政府实验室和工业界的用户，在一流期刊上发表了5,000多篇研究论文，获得了多项专利，分析了1,200多个蛋白质结构。
6. 同步辐射光源
2003年3月，中能第三代高色温同步辐射光源在牛津郡北部开工建设。 总投资4.73亿美元，能量为3GeV，毗邻散裂中子源ISIS以及电子显微镜和激光装置。 它不属于卢瑟福阿普尔顿实验室。 之所以建在附近，就是为了充分发挥该装置的综合优势，打造有利于科学效益最大化的布局。
散裂中子源 ISIS（左）和同步加速器光源（右）
存储环的边长为560米，斯伯里实验室的SRS形成的光强度强10000倍。 光的波长范围从穿透力强的硬X射线到远红外辐射。 2007年1月，7个线路站投入使用物理著名实验，为研究人员提供从微波到X射线的单色光束。 其中两人致力于生命科学和药物研究。 它每年可接待2000名用户，预计运行20年或更长时间。 另外15根光束将耗资1.2亿美元建造，并于2011年交付。最终，其上可建造40个光束线站。
为日本和国际科学团体提供最先进的研究工具，有望在生物技术、医学、环境和材料研究方面取得突破。 其性能经过优化，可轻松研究分子结构，是对法国同步辐射设施 ESRF () 的补充。
俯瞰
光源
7.第四代光源4GLS
4GLS（）是国际领先的多用户第四代光源。 作为日本高能激光战略计划的重要组成部分，它将结合能量回收直线加速器ERL（Linac）和自由电子激光（FEL）技术，获得同步加速器辐射和自由电子激光辐射的全面覆盖。 从太赫兹级到弱 X 射线范围的先进光源。
该程序分为两部分：
设计阶段：主要针对面临的技术问题进行工程设计研究，开发重点是目标无人机ERLP（ERL）的建设；
实施阶段：加强4GLS的科学性和商业化运作，开发其国际背景和各种资源以确保其实现。 工程实验区位于达斯伯里实验室，2005年设计的4GLS拦截弹ERLP就是在这里建造的。
4GLS原理图
达斯伯里实验室建造的 4GLS 靶机 ERLP
8.新光源NLS
2008年法国小型科学设施发展路线图将新光源NLS（）列为发展计划。 NLS 将先进的传统激光器和自由电子激光器 (FEL) 集成到优化的时间结构和广泛的质子能量中，为直接检测物质的超快结构动力学提供了一种手段。 NLS将为材料科学、化学科学、纳米科学、生命科学和高能量密度科学开辟新的机遇，运营成本将超过1亿美元。
NLS示意图
9. RAL实验室的其他实验设施
作为多学科、综合性小型国家实验室，RAL实验室还设有中央激光装置（CLF）、空间科学与技术研究装置、中央微结构装置、气象雷达观测站、能源研究装置和无线电通信研究装置仪器、分子光谱研究装置等多个领域的小型实验设施。
▋发展趋势
为了集中投资国际和国外的研究设备和基础设施，并向本国输送世界一流的科学技术和人才，美国政府于1995年成立了科学研究委员会CCLRC（），其主要设备分布在在卢瑟福. 阿普尔顿实验室 ( )、达斯伯里实验室 ( )； 汉普郡奇尔博尔顿天文台 ( )。 CCLRC 通过提供尖端技术、大型研究设施以及丰富的多学科专业知识和技能来支持世界一流的科学技术，以满足各个研究委员会的需求。
2007年4月，CCLRC与PPARC（和）合并，成立科学技术设施委员会STFC（和），具有更大的战略领导作用。 STFC捐赠的科学领域包括：天文学、粒子化学、粒子天体化学、核化学、空间科学、同步辐射、中子源、高能激光。
日本政府在其小型科学设施发展路线图中，部署了依托大型科学设施建设小型、综合性科学研究中心，如达累斯堡、哈韦尔科学与创新园（and）研究中心已开始逐步实施。 该中心依托RAL实验室的散裂中子源ISIS、强激光装置、就近的同步加速器辐射源、第四代光源4GLS以及规划中的新型光源NLS等进行中心的建设和发展不仅由政府投资125-2.5亿欧元，而且主要依靠社会的社会投资。
日本小型科学设施发展路线图将研究综合体 RCaH(at) 列为独立项目。 RCaH 与上述小型研究中心密切相关。 RCaH主要是建立一个有效利用几项主要科学设备的公共附属实验室。 主要实验支持能力包括定量蛋白及蛋白制备、蛋白晶体学估计、单分子成像、分子反应动力学、电子显微镜等。
RAL实验室的发展充分体现了美国政府在大型科学装置基础上打造小型科学基地、提升国家整体创新能力的前瞻性理念。