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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 點擊量：4163
3月14日，HEPS直線加速器成功加速第一束電子束，實現滿能量出束，標志著HEPS進入科研設備安裝與調束并行的階段，拉開了HEPS加速器調束的序幕，同時調束團隊將在此基礎上進行參數優化和性能提升，以優化直線加速器性能指標，并為后續增強器、儲存環的建設打下堅實基礎。
【化工儀器網 時事熱點】高能同步輻射光源(HEPS)是“十三五”期間重點建設的國家重大科技基礎設施之一，儲存環電子束流能量6GeV，首期建設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、國家發展戰略和工業核心迫切需求的相關研究，提供多維度、實時、原位的表征平臺和技術支撐。
HEPS是中科院、北京市共建懷柔科學城的核心裝置，由國家發改委批復立項，中科院高能物理研究所承擔建設，2019年6月啟動建設，建設周期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，實現滿能量出束，標志著HEPS進入科研設備安裝與調束并行的階段，拉開了HEPS加速器調束的序幕，同時調束團隊將在此基礎上進行參數優化和性能提升，以優化直線加速器性能指標，并為后續增強器、儲存環的建設打下堅實基礎。
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，產生光”。HPES加速的帶電粒子為電子。電子槍產生的高品質電子束，經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里引出，注入專門為電子發光準備的儲存環中。
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、加速結構、微波功率源等設備構成。在直線加速器建設過程中，HEPS物理設計和設備研發團隊堅持技術創新，取得多項成果：一是自主開發全新上層調束軟件平臺(Pyapas)和面向物理的調束軟件，可實現多運行模式調試；二是創新設計內水冷結構和對稱式功率耦合器的加速結構，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)，處于國際同類設備先進水平。
三是基于絕緣柵雙極晶體管的固態調制器，脈沖重復穩定度優于0.02%，相比人工線型調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，發射電流、電流發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、調束、運行提供了可靠的技術保障，也為先進光源建設提供了堅實的技術儲備。
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，將和我國現有的光源形成能區互補，對提升我國國家發展戰略與前沿基礎科學和高技術領域的原始創新能力具有重大意義。HEPS首批將建設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，通過對微觀結構多維度、實時、原位表征，解析物質結構生成及其演化的全周期全過程。
(資料來源：中國新聞網、中國科學報)
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