高能同步輻射光源新進(jìn)展！成功加速第一束電子束

2023-03-16 14:12:40來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 閱讀量：96 評(píng)論

導(dǎo)讀：3月14日，HEPS直線加速器成功加速第一束電子束，實(shí)現(xiàn)滿能量出束，標(biāo)志著HEPS進(jìn)入科研設(shè)備安裝與調(diào)束并行的階段，拉開(kāi)了HEPS加速器調(diào)束的序幕，同時(shí)調(diào)束團(tuán)隊(duì)將在此基礎(chǔ)上進(jìn)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(biāo)，并為后續(xù)增強(qiáng)器、儲(chǔ)存環(huán)的建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

　　【化工儀器網(wǎng) 時(shí)事熱點(diǎn)】高能同步輻射光源(HEPS)是“十三五”期間重點(diǎn)建設(shè)的國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施之一，儲(chǔ)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(dá)300千電子伏特的高能量、高亮度、高相干性等特點(diǎn)的同步輻射光，具備納米量級(jí)空間分辨、皮秒量級(jí)時(shí)間分辨、毫電子伏特量級(jí)能量分辨能力，能夠?yàn)楸姸嗲把乜茖W(xué)研究、國(guó)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(shí)時(shí)、原位的表征平臺(tái)和技術(shù)支撐。

　　HEPS是中科院、北京市共建懷柔科學(xué)城的核心裝置，由國(guó)家發(fā)改委批復(fù)立項(xiàng)，中科院高能物理研究所承擔(dān)建設(shè)，2019年6月啟動(dòng)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(dá)到0.5吉電子伏特(GeV)、末端每束團(tuán)電荷量多于1.5×10¹⁰個(gè)電子，實(shí)現(xiàn)滿能量出束，標(biāo)志著HEPS進(jìn)入科研設(shè)備安裝與調(diào)束并行的階段，拉開(kāi)了HEPS加速器調(diào)束的序幕，同時(shí)調(diào)束團(tuán)隊(duì)將在此基礎(chǔ)上進(jìn)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(biāo)，并為后續(xù)增強(qiáng)器、儲(chǔ)存環(huán)的建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

　　HEPS主要包括加速器、光束線和實(shí)驗(yàn)站三個(gè)部分。其中，加速器由直線加速器、增強(qiáng)器和儲(chǔ)存環(huán)三臺(tái)獨(dú)立的加速器，以及連接彼此間的三條輸運(yùn)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(guò)直線加速器加速到0.5GeV，然后進(jìn)入增強(qiáng)器，在增強(qiáng)器再被加速到6GeV。最后，達(dá)到6GeV的電子束團(tuán)從增強(qiáng)器環(huán)里引出，注入專門(mén)為電子發(fā)光準(zhǔn)備的儲(chǔ)存環(huán)中。

　　直線加速器是一臺(tái)常溫直線加速器，長(zhǎng)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(guò)程中，HEPS物理設(shè)計(jì)和設(shè)備研發(fā)團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新，取得多項(xiàng)成果：一是自主開(kāi)發(fā)全新上層調(diào)束軟件平臺(tái)(Pyapas)和面向物理的調(diào)束軟件，可實(shí)現(xiàn)多運(yùn)行模式調(diào)試；二是創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)水冷結(jié)構(gòu)和對(duì)稱式功率耦合器的加速結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化了加工工藝的同時(shí)，高功率測(cè)試加速梯度達(dá)到33兆伏每米(MV/m)，處于國(guó)際同類設(shè)備先進(jìn)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(fù)穩(wěn)定度優(yōu)于0.02%，相比人工線型調(diào)制器提高近一個(gè)量級(jí)；四是長(zhǎng)壽命、高流強(qiáng)的陰柵組件研制成功，發(fā)射電流、電流發(fā)射密度均達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，壽命大于9000小時(shí)。這些成果為HEPS加速器的建設(shè)、調(diào)束、運(yùn)行提供了可靠的技術(shù)保障，也為先進(jìn)光源建設(shè)提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)儲(chǔ)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(guó)第一臺(tái)高能量同步輻射光源，將和我國(guó)現(xiàn)有的光源形成能區(qū)互補(bǔ)，對(duì)提升我國(guó)國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略與前沿基礎(chǔ)科學(xué)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(yīng)的實(shí)驗(yàn)站，可提供納米空間分辨、皮秒時(shí)間分辨、毫電子伏能量分辨的同步光，通過(guò)對(duì)微觀結(jié)構(gòu)多維度、實(shí)時(shí)、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(guò)程。

　　(資料來(lái)源：中國(guó)新聞網(wǎng)、中國(guó)科學(xué)報(bào))

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