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高能同步輻射光源新進展！成功加速第一束電子束
2023年03月15日 13:40:17
來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：4192
3月14日，HEPS直線加速器成功加速第一束電子束，實現(xiàn)滿能量出束，標志著HEPS進入科研設(shè)備安裝與調(diào)束并行的階段，拉開了HEPS加速器調(diào)束的序幕，同時調(diào)束團隊將在此基礎(chǔ)上進行參數(shù)優(yōu)化和性能提升，以優(yōu)化直線加速器性能指標，并為后續(xù)增強器、儲存環(huán)的建設(shè)打下堅實基礎(chǔ)。
【化工儀器網(wǎng) 時事熱點】高能同步輻射光源(HEPS)是“十三五”期間重點建設(shè)的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施之一，儲存環(huán)電子束流能量6GeV，首期建設(shè)14條用戶線站，可提供具有能量高達300千電子伏特的高能量、高亮度、高相干性等特點的同步輻射光，具備納米量級空間分辨、皮秒量級時間分辨、毫電子伏特量級能量分辨能力，能夠為眾多前沿科學研究、國家發(fā)展戰(zhàn)略和工業(yè)核心迫切需求的相關(guān)研究，提供多維度、實時、原位的表征平臺和技術(shù)支撐。
HEPS是中科院、北京市共建懷柔科學城的核心裝置，由國家發(fā)改委批復立項，中科院高能物理研究所承擔建設(shè)，2019年6月啟動建設(shè)，建設(shè)周期6.5年。
3月14日，HEPS直線加速器成功加速第一束電子束，第一束電子束流能量達到0.5吉電子伏特(GeV)、末端每束團電荷量多于1.5×1010個電子，實現(xiàn)滿能量出束，標志著HEPS進入科研設(shè)備安裝與調(diào)束并行的階段，拉開了HEPS加速器調(diào)束的序幕，同時調(diào)束團隊將在此基礎(chǔ)上進行參數(shù)優(yōu)化和性能提升，以優(yōu)化直線加速器性能指標，并為后續(xù)增強器、儲存環(huán)的建設(shè)打下堅實基礎(chǔ)。
HEPS主要包括加速器、光束線和實驗站三個部分。其中，加速器由直線加速器、增強器和儲存環(huán)三臺獨立的加速器，以及連接彼此間的三條輸運線組成。HEPS的工作原理可以概括為“加速電子，產(chǎn)生光”。HPES加速的帶電粒子為電子。電子槍產(chǎn)生的高品質(zhì)電子束，經(jīng)過直線加速器加速到0.5GeV，然后進入增強器，在增強器再被加速到6GeV。最后，達到6GeV的電子束團從增強器環(huán)里引出，注入專門為電子發(fā)光準備的儲存環(huán)中。
直線加速器是一臺常溫直線加速器，長約49米，由端頭的電子槍、聚束單元、加速結(jié)構(gòu)、微波功率源等設(shè)備構(gòu)成。在直線加速器建設(shè)過程中，HEPS物理設(shè)計和設(shè)備研發(fā)團隊堅持技術(shù)創(chuàng)新，取得多項成果：一是自主開發(fā)全新上層調(diào)束軟件平臺(Pyapas)和面向物理的調(diào)束軟件，可實現(xiàn)多運行模式調(diào)試；二是創(chuàng)新設(shè)計內(nèi)水冷結(jié)構(gòu)和對稱式功率耦合器的加速結(jié)構(gòu)，簡化了加工工藝的同時，高功率測試加速梯度達到33兆伏每米(MV/m)，處于國際同類設(shè)備先進水平。
三是基于絕緣柵雙極晶體管的固態(tài)調(diào)制器，脈沖重復穩(wěn)定度優(yōu)于0.02%，相比人工線型調(diào)制器提高近一個量級；四是長壽命、高流強的陰柵組件研制成功，發(fā)射電流、電流發(fā)射密度均達到國際先進水平，壽命大于9000小時。這些成果為HEPS加速器的建設(shè)、調(diào)束、運行提供了可靠的技術(shù)保障，也為先進光源建設(shè)提供了堅實的技術(shù)儲備。
建成后，HEPS將是世界上亮度最高的第四代同步輻射光源之一，也將是中國第一臺高能量同步輻射光源，將和我國現(xiàn)有的光源形成能區(qū)互補，對提升我國國家發(fā)展戰(zhàn)略與前沿基礎(chǔ)科學和高技術(shù)領(lǐng)域的原始創(chuàng)新能力具有重大意義。HEPS首批將建設(shè)14條光束線和相應的實驗站，可提供納米空間分辨、皮秒時間分辨、毫電子伏能量分辨的同步光，通過對微觀結(jié)構(gòu)多維度、實時、原位表征，解析物質(zhì)結(jié)構(gòu)生成及其演化的全周期全過程。
(資料來源：中國新聞網(wǎng)、中國科學報)
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