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中國(guó)大科學(xué)裝置“高能同步輻射光源”加速器進(jìn)入調(diào)束快行道
2024/08/19 21:05 來源：中國(guó)新聞網(wǎng) 閱讀：1.1萬(wàn)
中新網(wǎng)北京8月19日電 (記者 孫自法)作為中國(guó)和亞洲首臺(tái)第四代同步輻射光源,，正在北京懷柔積極建設(shè)中的大科學(xué)裝置——高能同步輻射光源(HEPS)最新又取得一項(xiàng)重要里程碑進(jìn)展：儲(chǔ)存環(huán)流強(qiáng)超過10毫安，達(dá)到12毫安,，標(biāo)志著高能同步輻射光源加速器進(jìn)入了調(diào)束快行道,。
中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所(高能所)8月19日下午在建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)舉行高能同步輻射光源儲(chǔ)存環(huán)調(diào)束進(jìn)展介紹會(huì)說，高能同步輻射光源也是全球首批10皮米弧度量級(jí)自然發(fā)射度的光源之一,，其核心是一臺(tái)具有極低發(fā)射度的全新儲(chǔ)存環(huán)加速器,，物理設(shè)計(jì)極具挑戰(zhàn)性。
在國(guó)際通用的混合多彎鐵消色散結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,，高能同步輻射光源加速器設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)通過融合縱向梯度二極鐵和反向彎轉(zhuǎn)二極鐵的新型單元節(jié)等多項(xiàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì),，完成國(guó)際已建及在建同類光源中自然發(fā)射度指標(biāo)最高的儲(chǔ)存環(huán)設(shè)計(jì)方案。同時(shí),，高能同步輻射光源還首次提出并采用基于增強(qiáng)器高能累積的置換注入方案,，為高電荷量束團(tuán)置換注入開辟了新路徑。
高能同步輻射光源工程總指揮,、中國(guó)科學(xué)院高能所潘衛(wèi)民研究員現(xiàn)場(chǎng)介紹相關(guān)情況,。中新網(wǎng)記者 孫自法 攝
高能同步輻射光源工程總指揮、中國(guó)科學(xué)院高能所潘衛(wèi)民研究員指出,，為實(shí)現(xiàn)國(guó)際一流的加速器及光源整體性能,，磁鐵,、電源、真空,、注入,、機(jī)械、準(zhǔn)直,、高頻,、束測(cè)、控制,、定時(shí),、插入件等硬件指標(biāo)要達(dá)到第四代光源的高標(biāo)準(zhǔn)和高要求。調(diào)束初期,，高能同步輻射光源儲(chǔ)存環(huán)就有1776塊磁鐵,、2500余臺(tái)電源、578個(gè)電子束流位置探測(cè)器,、1360米真空室,、3個(gè)高頻腔、2臺(tái)脈沖沖擊器和切割磁鐵,，控制信號(hào)超過10萬(wàn)路,，任何一個(gè)微小的硬件錯(cuò)誤，都會(huì)影響電子束的軌跡,。另外,，高能同步輻射光源與眾不同，它有注入和引出兩塊切割磁鐵,，垂直物理孔徑僅兩三個(gè)毫米,，對(duì)調(diào)束來說，這無疑是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn),。
經(jīng)過5年建設(shè),，高能同步輻射光源儲(chǔ)存環(huán)2024年7月1日完成全部設(shè)備研制和安裝，啟動(dòng)多系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試,，隨后加速器物理與各硬件系統(tǒng)交叉協(xié)作,，完成磁鐵極性測(cè)試、硬件遠(yuǎn)控測(cè)試,、調(diào)束軟件—硬件測(cè)試等加速器聯(lián)合調(diào)試,。此外，為應(yīng)對(duì)超低發(fā)射度儲(chǔ)存環(huán)首圈調(diào)束可能面臨的各種挑戰(zhàn),，加速器物理與束測(cè)系統(tǒng)基于增強(qiáng)器開展大量束流實(shí)驗(yàn),，為儲(chǔ)存環(huán)調(diào)束監(jiān)測(cè)手段做充分準(zhǔn)備。
7月23日中午,，高能同步輻射光源儲(chǔ)存環(huán)正式開機(jī)調(diào)束,，當(dāng)天開機(jī)僅3小時(shí)即實(shí)現(xiàn)單束團(tuán)電子束的高能輸運(yùn)線傳輸及儲(chǔ)存環(huán)首次在軸注入，隨后成功實(shí)現(xiàn)單束團(tuán)電子束繞儲(chǔ)存環(huán)首次循環(huán)貫通,。
開機(jī)以來,，高能同步輻射光源加速器部副主任焦毅研究員帶領(lǐng)平均年齡僅34歲的調(diào)束團(tuán)隊(duì)，每天24小時(shí)不間斷地進(jìn)行調(diào)束,。他說,，儲(chǔ)存環(huán)調(diào)束面臨物理孔徑嚴(yán)格限制(兩臺(tái)切割磁鐵處垂直物理孔徑僅±2.5毫米)、動(dòng)力學(xué)孔徑小(約1毫米),、軌道響應(yīng)非線性顯著,、可調(diào)變量極多(僅校正子即有1000多個(gè)變量)、調(diào)束初期束流狀態(tài)監(jiān)測(cè)精度受限等多重困難和挑戰(zhàn),，調(diào)束團(tuán)隊(duì)成員通力協(xié)作,，通過采用逐校正子強(qiáng)度掃描、校正子組合搭配,、工作點(diǎn)調(diào)節(jié),、高頻頻率及其他參數(shù)優(yōu)化、脈沖元件參數(shù)掃描,、注入延時(shí)調(diào)節(jié),、注入束參數(shù)優(yōu)化、六極鐵強(qiáng)度優(yōu)化,、局部軌道調(diào)節(jié)等多種手段,，克服各項(xiàng)困難和挑戰(zhàn)。
8月6日凌晨,，高能同步輻射光源儲(chǔ)存環(huán)首次成功實(shí)現(xiàn)單束團(tuán)束流存儲(chǔ),。隨后啟動(dòng)多束團(tuán)注入調(diào)試，并持續(xù)提升存儲(chǔ)流強(qiáng)和束流壽命,。8月18日,，該儲(chǔ)存環(huán)成功存儲(chǔ)35個(gè)束團(tuán)，流強(qiáng)達(dá)到12毫安,。
潘衛(wèi)民表示,，儲(chǔ)存環(huán)成功實(shí)現(xiàn)束流存儲(chǔ)是一項(xiàng)重大進(jìn)展，這表明工程前期的設(shè)備安裝,、調(diào)試非常成功,，也標(biāo)志著高能同步輻射光源建設(shè)進(jìn)入一個(gè)新的階段。
高能同步輻射光源科學(xué)技術(shù)委員會(huì)主任,、儲(chǔ)存環(huán)調(diào)束總顧問陳森玉院士現(xiàn)場(chǎng)參加調(diào)束后指出,，高能同步輻射光源儲(chǔ)存環(huán)僅有毫米級(jí)的動(dòng)力學(xué)孔徑，加上注入引出區(qū)存在兩個(gè)垂直方向±2.5毫米的物理孔徑限制,，其調(diào)束任務(wù)異常艱巨,。調(diào)束團(tuán)隊(duì)這次在很短時(shí)間內(nèi)就取得很好的調(diào)束成果,，表現(xiàn)出色。
高能同步輻射光源調(diào)束團(tuán)隊(duì)表示,，在接下來的幾個(gè)月內(nèi),，他們將再接再厲，提升和優(yōu)化電子束流流強(qiáng),、壽命等參數(shù),，力爭(zhēng)盡早為光束線站供光。
據(jù)了解,，高能同步輻射光源是中國(guó)“十三五”期間優(yōu)先建設(shè)的國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施之一,，是國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)批復(fù)立項(xiàng)，中國(guó)科學(xué)院,、北京市共建懷柔科學(xué)城的核心裝置,，由中國(guó)科學(xué)院高能所承擔(dān)建設(shè)。高能同步輻射光源于2019年6月啟動(dòng)建設(shè),，建設(shè)周期6.5年,。目前，其直線加速器,、增強(qiáng)器已滿能量出束,，儲(chǔ)存環(huán)正在束流調(diào)試，光束線站正在加緊設(shè)備安裝,。
建成后,，高能同步輻射光源可發(fā)射比太陽(yáng)亮度高1萬(wàn)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(guó)第一臺(tái)高能量同步輻射光源,，使中國(guó)繼歐、美之后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(guó)現(xiàn)有的光源形成能區(qū)互補(bǔ),，面向航空航天、能源環(huán)境,、生命醫(yī)藥等領(lǐng)域用戶開放,。(完)