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高能同步輻射光源加速器調束進入快行道,建成後可發射比太陽亮1萬億倍的光

2024-08-25科學

8月18日,高能同步輻射光源(以下簡稱HEPS)儲存環流強達到12毫安,這是HEPS建設的又一重要裏程碑,標誌著HEPS加速器進入了調束快行道。

HEPS是中國「十三五」期間優先建設的國家重大科技基礎設施之一,是中國科學院、北京市共建懷柔科學城的核心裝置,由中國科學院高能物理研究所承擔建設,於2019年6月啟動建設,建設周期6.5年。目前,HEPS直線加速器、增強器已滿能量出束,儲存環正在束流偵錯,光束線站正在加緊器材安裝。建成後,HEPS可發射比太陽亮度高1萬億倍的光,將是世界上亮度最高的第四代同步輻射光源之一,也將是中國第一台高能量同步輻射光源,使中國繼歐、美之後躋身為世界三大第四代高能同步輻射光源所在地之一,將與中國現有的光源形成能區互補,面向航空航天、能源環境、生命醫藥等領域使用者開放。

HEPS的核心是一台具有極低發射度的全新儲存環加速器,物理設計極具挑戰性。HEPS加速器設計團隊創新性地融合了包含縱向梯度二極鐵和反向彎轉二極鐵的新型單元節等多項創新設計,完成了國際已建及在建同類光源中自然發射度指標最高的儲存環設計方案。同時,HEPS還首次提出並采用了基於增強器高能累積的置換註入方案,為高電荷量束團置換註入開辟了新路徑。

HEPS儲存環隧道內。

HEPS工程總指揮潘衛民研究員說,「儲存環的控制訊號超過10萬路,任何一個微小的硬件錯誤,都會影響電子束的軌跡。另外,HEPS與眾不同,它有註入和引出兩塊切割磁鐵,垂直物理孔徑僅兩三個毫米,對調束來說,這無疑是一個巨大的挑戰。」

經過5年的建設,7月23日,HEPS儲存環正式開機調束,僅三個小時即實作單束團電子束的高能輸運線傳輸及儲存環首次在軸註入,隨後成功實作單束團電子束繞儲存環首次迴圈貫通。

開機以來,HEPS加速器部副主任焦毅研究員帶領平均年齡僅34歲的調束團隊,每天24小時不間斷地進行調束。

儲存環調束團隊正在緊張工作。

8月6日淩晨,HEPS儲存環首次成功實作單束團束流儲存。8月18日,儲存環成功儲存35個束團,流強達到12毫安。

HEPS科學技術委員會主任、儲存環調束總顧問陳森玉院士參加調束後表示:「儲存環僅有毫米級的動力學孔徑,加上註入引出區存在兩個垂直方向±2.5毫米的物理孔徑限制,其調束任務異常艱巨。調束團隊在短時間就取得了很好的調束成果,可以說幾乎沒有走一點彎路,表現出色。」