国家同步辐射实验室建有中国第一台以真空紫外和软X射线为主的专用同步辐射光源。其主体设备是一台能量为800MeV、平均流强为100~300mA的电子储存环，用一台能量200MeV的电子直线加速器作注入器。来自储存环弯铁和扭摆磁铁的同步辐射特征波长分别为2.4nm和0.5nm。

国家同步辐射实验室一期工程1984年11月20日破土动工，1989年建成出光，1991年12月通过国家验收，总投资8,040万元人民币。1999年国家又投资11,800万元人民币进行国家同步辐射实验室二期工程建设，2004年12月二期工程通过国家验收。

同步辐射是一种强度大、亮度高、频谱连续、方向性及偏振性好、有脉冲时间结构和洁净真空环境的优异的新型光源，可应用于物理、化学、材料科学、生命科学、信息科学、力学、地学、医学、药学、农学、环境保护、计量科学、光刻和超微细加工等众多基础研究和应用研究领域。

国家同步辐射实验室现建有X射线光刻、红外与远红外、高空间分辨X射线成像、X射线衍射与散射、扩展X光吸收精细结构、燃烧、X射线显微术、原子与分子物理、真空紫外分析、表面物理、软X射线磁性圆二色、光电子能谱、真空紫外光谱、光声与真空紫外圆二色光谱、光谱辐射标准与计量等15条光束线和相应的实验站。

国家同步辐射实验室是向国内外用户开放的国家级共用实验室，现有注册用户150余家。

合肥同步辐射光源是一台能量为800MeV、特征波长为2.4mm、以真空紫外和软X 射线为主的专用光源,它由200MeV电子直线加速器、800MeV电子储存环、五条同步辐射光束线和五个实验站组成。在世界上各种大型研究设施中,首推同步辐射应用面最广。同步辐射具有频谱宽且平滑连续、可准确计算、强度高、方向性好、亮度高、偏振、脉冲时间结构好、洁净等许多优异特性,超微细加工、凝聚态物理、原子和分子物理、化学、医学和辐射计量学等许多科学和技术领域。

本实验室主要科研方向有如下几个方面:

1.结合国家同步辐射实验室二期工程,开展相应的加速器物理和技术的研究。

2.在光谱和光电子能谱方面,重点研究高温超导材料,纳米晶体和团簇以及磁性薄膜,并积极发展集成组合技术(Combi技术),研制新型功能 材料。

3.借助Wiggler辐射, 利用X射线精细结构(XAFS)研究复杂体系的电子态和原子结构,重点选择有掺入杂质和MS2(M为过渡金属)层状化合物。

4.发展全息术等新的实验技术,对湿的(有一定活性的)生物样品在亚细胞水平上进行直接观察。

5.发展新型单色仪:研制短波段光栅等同步辐射光学元件。

6.插入元件和自由电子激光研究。

“合肥同步辐射加速器及光束线、实验站项目获得1992年中国科学院科技进步特等奖、1995年国家科技进步一等奖。国家同步辐射实验室自开放以来已接待大量国内外用户,现有注册用户100多家。批准课题200 多项, 已取得一批重要研究成果, 获批准专利3项,申请专利7项,在国内外重要刊物上和国际国内学术会议上发表论文300余篇。主要研究成果举例如下:

1.国内首次利用超微细加工采用特殊的静态涂胶工艺和自制的X射线掩模,开展了一系列深度X射线光刻实验研究,研制出多种微结构样品,微结构的尺寸均为微米量级,如最小齿轮直径为35Lm,高度为50Lm。

2.砷化镓表面锰的超薄膜的光电子能谱研究,在国际上首次发现存在磁有序现象。

3.-V族半导体表面硫钝化的研究。在国际上首次采用了一种新的更为有效的硫钝化的方法, 使半导体材料性能大大改善, 并利用同步辐射光电子能谱技术对其钝化机理进行研究。

4.在国内获得第一张生物样品的软X射线全息干涉图。

5.实验室在实施二期工程的同时,为充分发挥光源的性能,不失时机地对加速器技术和光源的升级改造开展了不少研究工作,已经取得一些重要进展,例如:

(1)建成6特斯拉超导扭摆磁铁,并顺利调试成功,使合肥同步辐射光源可开展部分波长短至0.1nm的硬X射线的研究工作。已建成X射线吸收精细结构光束线的实验站。

(2)相干谐波型储存环自由电子激光(SR2FEL)研究,自2008年7月首次获得光学速调管(Optical Klystron,简称OK)自发辐射谱以来,2009年又进行了两次实验;调制因子一次次提高,从0.23 到0.34直至最近实验得到的0.8,这表明SRFEL将会有足够大的增益,有望在将来得到足够高的相干谐波加强因子,从而得到相干谐波辐射。