瑞士保羅謝爾研究所

瑞士保羅謝爾研究所（Paul Scherrer Institute，簡稱PSI）位於瑞士北部的蘇黎世和巴塞爾之間的阿勒河畔，是瑞士最大的國家研究所，科學和技術的多學科研究中心。PSI以瑞士物理學家保羅謝爾（Paul Scherrer，1890-1969）的名字命名。他在世界著名的瑞士聯邦理工學院ETH進行教學和研究，對瑞士自然科學研究作出很大貢獻。

基本介紹

• 中文名：瑞士保羅謝爾研究所
• 外文名：Paul Scherrer Institute
• 英文縮寫：PSI
• 所在地：瑞士北部的蘇黎世

研究領域

PSI在與國內外大學、其他研究機構和工業界的合作中，將研究重點放在基礎研究和套用研究，特別是與可持續發展有關的領域和對教育和培訓具有重要意義、但超出大學單個系能力的領域。PSI在固態物理、材料科學、基本粒子物理、生命科學、核與非核能研究及與能源有關的生態學的研究中非常活躍，是世界能源研究領域的領導者，也是瑞士唯一一家從事這方面研究工作的研究所。

1988年1月1日，瑞士原子核研究所與瑞士聯邦反應堆研究所合併組建了PSI，阿勒河下游的山谷因此成為一個重要的研究中心，並很快贏得了較高的國際聲譽。PSI現有雇員1200人，它同國際、國內多所大學和研究院所等建立了良好的合作關係。

PSI為來自瑞士國內和國際科學界，特別是凝聚態、材料科學和生物學領域的用戶運行著大型的研究設施。PSI擁有散裂中子源（SINQ）、瑞士同步輻射光源（SLS）、繆子源（SμS）等大型科研設施，是瑞士國內外科學界主要的用戶實驗室之一，也是世界上僅有的兩個能提供同步輻射X射線、中子和介子三類探針的大型研究基地之一。這三類探針功能互補，每年大約為2000餘位世界各地的科學家提供凝聚態或基本物理、化學、生物學和材料科學等領域的高水平實驗條件。通過在PSI開展的研究，不僅獲得新的基礎知識，並積極促進其在工業上的套用。2017年左右，PSI還將建成相干X射線光源即SwissFEL。屆時PSI的綜合優勢將更加突出。

PSI在研製和運行需要特別高標準技術訣竅、經驗和專業的大型複雜研究設施方面有其獨特的優勢。例如，PSI的設計人員通過一些特殊的技巧來讓SLS所產生射線的能量達到與歐洲同步輻射裝置ESRF（European Synochrotron Radiation Facility）相同的功能，將現有的用來增加X射線密度和擴大波長範圍的波盪器技術發揮到了極限。儘管這台加速器的周長只有288米，可產生的電子束能量達到了2.4 GeV，而成本只有8900萬美元，比ESRF建設成本的三分之一還要少。

指導原則

質量 — PSI承諾開展最先進的科學研究，促進和開展交叉學科研究，面向市場，質量領先。

用戶實驗室 — 為自己的利益，PSI在設計、建造和運行大型裝置方面與國內外研究界進行合作。

研究 — PSI利用自己複雜的裝置在物理、化學、生物、能源技術、環境科學和醫學方面開展自己的研究。

繼續教育和培訓 — PSI與大學密切合作，為雇員提供繼續教育和培訓。

技術轉讓 — PSI與工業界結成夥伴，促進研究成果轉化為新產品、新技術和新工藝。

社會方面 — 通過開展具有國內和國際上重要意義問題的研究，培育與大眾的公開對話，PSI力爭與社會發生關聯，並負有解釋的義務。

科學研究

PSI的科學研究項目，極大地得益於大型科技設施。這些涉及廣泛的研究課題，可以歸納為三個大的領域：物質結構、能源與環境以及人類健康。

科研設施

概述

PSI擁有世界上僅有的連續中子源SINQ、瑞士第三代同步輻射光源SLS、世界上功率最強的連續束流繆介子源SµS等大規模科研設備，能夠深入觀察各種物質和材料內部的演變過程。其中某些設備不僅是在瑞士，甚至全世界，都是獨一無二的。瑞士大學和企業的研究人員也可以有機會使用這些大型設備。每年，來自瑞士和世界各國的2000多名科學家到PSI進行他們在別處無法進行的實驗。除科學研究以外，PSI還擁有瑞士唯一的用質子治療特殊癌症的設備。2010年後，PSI把重點放在了未來的大型設備SwissFEL上。這是一個X射線自由電子雷射器，它可顯示在極短時間內原子和分子的結構變化，符合瑞士科研發展的需求。

強流質子加速器

預注入器提供870 keV極低能量的束流，而注入器2是個有4個扇形磁鐵的環形回旋加速器，設計非常專業化，實現了具有挑戰性的目標，提供72 MeV高品質高強度質子束。1984年，注入器2開始運行後取代了可變能量注入器1，向590 MeV環形回旋加速器提供高強度高品質的72 MeV質子束。

可變能注入器1延遲至2010年12月3日才正式退役，它為原子和核物理、放射化學、重元素、生物學研究等領域的研究服務了37年。

散裂中子源SINQ

散裂中子源SINQ（Swiss Spallation Neutron Source）是世界上第一個連續波散裂中子源，中子通量1014 n/cm2/s。中子散射是獲得物質結構和凝聚態動態的最有效方法之一。用液態氘慢慢冷卻中子，將它們的頻譜改變到較低能量，這些中子對生物物質材料的研究特別有價值。從固態物理與化學的基本原理，以及從材料科學到生物學、醫學和環境科學廣泛的領域均可用中子進行研究。除了散射技術，非衍射方法如成像技術等也不斷增強與工業套用的相關性。

同步輻射光源SLS

同步輻射光源SLS（Swiss Light Source）屬第三代同步輻射光源。SLS的設計優先考慮的是初級電子束和次級光子束的高亮度、寬波段和穩定的溫度條件。

SLS的主要組成部分是能量為2.4電子伏特的電子儲存環（周長288米）。 它提供了高亮度光子束用於材料科學、生物學和化學研究。1997年，瑞士聯邦議會兩院批准了SLS的建設計畫。至2009年6月，SLS建有18個實驗站（插入件和彎曲磁鐵）和16條運行的光束線。有三條蛋白質晶體學光束線，其中兩條由諾華、羅氏等製藥公司資助部分經費

SINQ的實驗設備

衍射
HRPT	高分辨粉末衍射儀（熱中子）
DMC	高強度粉末衍射儀（冷中子）
TriCS	四圓單晶衍射儀（熱中子）
POLDI	應變儀：多脈衝衍射儀（熱中子）
ORION	兩軸衍射儀（冷中子）
小角散射
SANS-I	小角中子散射攝影儀40米（冷中子）
SANS-II	小角中子散射攝影儀12米（冷中子，PSI-Risø 合作)
反射儀
AMOR	多用反射儀（冷中子）
MORPHEUS	兩軸中子衍射儀與反射儀（冷中子）
NARZISS	偏振中子反射儀
分行時間譜儀
FOCUS	分行時間譜儀（冷中子）
三軸光譜儀
Rita-II	三軸光譜儀（冷中子，PSI-Risø 合作)
TASP	三軸光譜儀（偏振冷中子）
背散射譜儀
MARS	高分辨飛行時間背散射譜儀（冷中子）
非衍射及其它用途儀器
NEUTRA	中子射線照相設備（熱中子）
ICON	冷中子射線照相設備
BOA	中子光學及其它相近束線
PNA	同位素生產（熱中子）
NAA	中子活化分析（熱中子）
GJA	裂變產物氣流（熱中子）
投影儀
EIGER	高強度寬能區熱中子三軸譜儀
其它設備和計算機
MuPAD	高導磁合金分析裝置
ECHO	超小角中子散射
Sample Environment Devices　 樣品環境裝置
Detectors　 探測器
LNS Computing Homepage 中子散射實驗室計算機主頁

繆介子源SμS

繆介子源SμS（Swiss Muon Source）是世界上最強的連續束流的繆介子源，由590 MeV回旋加速器提供2200毫安的質子流。質子束打向兩個石墨靶，附屬數條μ子（或π介子）光束線，其中兩個配有用超導衰變道。可用μ介子的能量範圍從0.5 keV - 60 MeV。

連續μ介子束的主要優點是可由快速閃爍計數器進行單獨μ介子的探測，容易地提供納秒或更好時間解析度的μ介子，使μ介子掃瞄器μSR得以延伸研究至更高的μ子自旋頻率（幾百兆赫，相當於幾個特斯拉的磁場）和更短的μ子自旋弛豫時間（與μ子脈衝源相比），時間解析度由μ介子限脈衝持續時間（一般為50納秒）限定。正因如此，在歐洲，PSI的SμS設施是脈衝μ介子源ISIS的完美補充。

繆介子源SμS有束線 µE1、µE4、piM3、piE3、piE1、piE5

·μE1提供強中能偏振μ介子束，具有非常低的介子和電子污染。

·新μE4提供大接受度低動量（<40 MeV/ c）μ介子束，是為低能μ介子（LEM）光束設施的需求專門設計的，束斑調整到符合LEM儀器介子靶的尺寸。

· piM3是當前唯一的專用於μ介子掃瞄器μSR的束線。

· piE3提供10-250 MeV/c的π介子和μ介子。它的設計與低能量π介子譜儀LEPS的光學特性相配，而且它是僅有的在垂直平面彎轉的束線，實驗區高於6米。