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东方科技论坛第69次学术研讨会 同步辐射在产业领域中的应用 会议执行主席： HYPERLINK javascript:showChairman(74) 徐洪杰 东方科技论坛第69次学术研讨会于2005年12月23—24日在上海沪杏科技图书馆举行。本次论坛由中科院上海应用物理研究所承办，论坛主题为同步辐射在产业领域中的应用。中国科学院上海应用物理研究所所长、上海光源总经理徐洪杰研究员主持了本次会议。一、会议背景　　同步辐射装置能够提供从硬X射线到远红外波段的高亮度光束，具有连续波谱、高通量、高准直、部分相干性等优异特性，具有非常广泛的用途。自1990年以来，国际上已先后建成了十多台高亮度的第三代同步辐射光源，我国也在上海开工建造第三代同步辐射装置——上海光源。高亮度第三代同步辐射光源的不断问世不仅大大推动了同步辐射在众多前沿学科领域中的应用，在产业应用领域也展示出诱人的前景，有的已开始产生良好的经济效益。目前同步辐射在产业界的应用领域不断扩大，涵盖了微电子（半导体器件的表征）、微制造（MEMS）、制药（基于结构的药物设计）、石油化工（原油中石蜡的晶化、新型催化剂）、环保（绿色植物修复）、塑料（纺织纤维、结晶度）、金属（应变/应力分析、织构分析）、化妆品（化妆品对头发和皮肤的影响）、食品（食品的稳定和老化）等许多方面。　　同步辐射在微电子领域的应用主要集中在利用X射线光刻实现100纳米以下线宽集成芯片的开发和芯片工艺的检测方面。微电子行业在近年来的迅猛发展，使超大规模集成电路的集成度越来越高，各种精巧的结构越来越密集，这类电子器件中的应力分布变得越来越复杂。用微束X光检测半导体芯片中的微区成分、应力分布，由此比较不同设计及工艺的优劣，对选择工艺的改进具有重要意义。日、美的微电子产业界已充分注意到此点，竞相利用同步辐射装置发展相关技术。　　同步辐射在微细加工领域的应用主要集中在LIGA和XIL两种技术上。LIGA技术是近年来发展起来的一种新的微细加工技术，在微机电系统（MEMS）中有着广泛的应用，主要包括DXRL光刻、电铸和塑铸三个主要工艺环节。LIGA的优越性在于它可以制造几乎任意横向几何形状的、结构高度在毫米量级的聚合物、金属及陶瓷材料的微结构，尤其是在高宽比达到几百比一量级的微结构的加工方面具有其它方法不可替代的地位。另外，LIGA还具有很高的加工精度和极低的表面粗糙度以及可大批量生产等特点，与其他工业技术的结合，开展微部件制作方面的工作，在众多微机电系统应用中有着强烈的需求。目前，LIGA技术已经制造出微泵、微型电机、光纤连接器、光栅单色器、陀螺仪和加速度传感器等零件。除此之外在传统工业应用领域中结合电火花技术中工具电极的制造，可以比较容易地制备各种形状的纺织喷嘴。LIGA技术生产的陀螺仪和加速度传感器可满足陆基导弹系统对惯性MEMS仪器的需求。LIGA技术在其发明伊始就是以强烈应用为动力，有着巨大的应用潜力，得到了各个国家政府和企业的高度重视。　　X射线干涉光刻（XIL）是一种新型的先进微纳加工技术，可以开展几十甚至几个纳米尺度的微纳加工，尤其是它能够制造大面积的规则结构，与同样具有纳米加工能力的电子束直写刻蚀和原子力显微镜等其它刻蚀手段相比具有大产出的特点，有规模生产的可能性。XIL所产生的特征尺寸在几纳米和几微米之间，覆盖了细菌、病毒和部分蛋白质的特征尺寸，其相应的点阵适合制作这些生物领域自组装技术研究的模版,并有可能在某些生物技术领域,尤其是周期性纳米结构对细胞生长机理的定量分析研究上取得重大突破。另外，基于XIL技术制造的大容量磁点阵、量子点阵、纳流体、光子晶体在大幅度改进传统磁存储密度、改进半导体光电性能、改进纳米光子器件性能等领域也有着潜在的工业应用前景。XIL技术为纳米技术在产业领域的应用提供了又一个途径。　　同步辐射在制药工业中有着广泛的应用，即利用同步辐射X光测定药物靶蛋白结构，用计算机辅助设计药物分子结构，快速寻找和确定药物靶点，再进行合成与筛选，最后确定药物，可大大提高药物筛选的效率，大大缩短新药物研制的周期；此外利用同步光源极化X光开展手性药物筛选，也具有传统方法不可比拟的优势。　　同步辐射在石油化学工业中的应用主要是通过催化剂催化机理的研究来提高催化效率，涉及催化反应过程的元素和结构分析等，其水平的高低直接影响石油化学工业的效率和产出。同步光源高亮度和优良的时间结构特性正是对纳米级微晶和非晶材料的催化剂作结构分析和催化反应动态研究的强有力工具。　　同步辐射在环保产业中的应用，利用超富集植物进行环境污染治理是当前环境科学中的一个热点研究领域。它具有投资小、维护成本低、不产生二次污染等诸多优点，在国际上被称之为绿色修复技术。通过同步辐射扩展X射线吸收精细结构(SR　EXAFS)研