高能同步輻射光源是我國(guó)及亞洲首臺(tái)第四代同步輻射光源,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)創(chuàng)新性地融合了包含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),完成了國(guó)際已建及在建同類(lèi)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了基于增強(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(kāi)辟了新路徑。
經(jīng)過(guò)5年的建設(shè),今年7月1日高能同步輻射光源儲(chǔ)存環(huán)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,為了應(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(kāi)展了大量的束流實(shí)驗(yàn),為儲(chǔ)存環(huán)調(diào)束監(jiān)測(cè)手段做了充分準(zhǔn)備。7月23日12點(diǎn)45分,各系統(tǒng)認(rèn)真核查,并完成開(kāi)機(jī)準(zhǔn)備單簽署后,高能同步輻射光源儲(chǔ)存環(huán)正式開(kāi)機(jī)調(diào)束。當(dāng)天,開(kāi)機(jī)僅三個(gè)小時(shí)即實(shí)現(xiàn)了單束團(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。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,并通過(guò)斜四極鐵強(qiáng)度調(diào)節(jié)、全局及局部閉軌測(cè)量與校正、注入束電荷量及穩(wěn)定性?xún)?yōu)化等手段,持續(xù)提升存儲(chǔ)流強(qiáng)和束流壽命。8月18日,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。
高能同步輻射光源是我國(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)展改革委批復(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)院高能物理研究所承擔(dān)建設(shè),于2019年6月啟動(dòng)建設(shè),建設(shè)周期6.5年。目前,高能同步輻射光源直線加速器、增強(qiáng)器已滿(mǎn)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,將與我國(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(hù)開(kāi)放。
供圖:中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所