（大公文匯網(wǎng) 記者 劉凝哲）中國及亞洲首臺(tái)第四代同步輻射光源HEPS的建設(shè)迎來又一重要里程碑。8月18日，HEPS儲(chǔ)存環(huán)流強(qiáng)達(dá)到12毫安，這標(biāo)誌著HEPS加速器建設(shè)成功，進(jìn)入了調(diào)束快行道。建成後的HEPS可發(fā)射比太陽亮度高一萬億倍的光，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，與中國現(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。

HEPS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。在國際通用的混合多彎鐵消色散結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，HEPS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)，HEPS還首次提出並採用了基於增強(qiáng)器高能累積的置換注入方案，為高電荷量束團(tuán)置換注入開闢了新路徑。

「為了實(shí)現(xiàn)國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、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。」HEPS工程總指揮潘衛(wèi)民研究員表示，調(diào)束初期，儲(chǔ)存環(huán)就有1776塊磁鐵，2500餘臺(tái)電源，578個(gè)電子束流位置探測器，1360米真空室，3個(gè)高頻腔，2臺(tái)脈衝衝擊器和切割磁鐵，控制信號(hào)超過10萬路，任何一個(gè)微小的硬件錯(cuò)誤，例如一個(gè)硬阻攔或設(shè)備安裝錯(cuò)位，都會(huì)影響電子束的軌跡。

經(jīng)過5年的建設(shè)，今年7月1日HEPS儲(chǔ)存環(huán)完成全部設(shè)備研製和安裝，啟動(dòng)多系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試，隨後加速器物理與各硬件系統(tǒng)交叉協(xié)作，完成磁鐵極性測試、硬件遠(yuǎn)控測試、調(diào)束軟件-硬件測試等加速器聯(lián)合調(diào)試。此外，為了應(yīng)對超低發(fā)射度儲(chǔ)存環(huán)首圈調(diào)束可能面臨的各種挑戰(zhàn)，加速器物理與束測系統(tǒng)基於增強(qiáng)器開展了大量的束流實(shí)驗(yàn)，為儲(chǔ)存環(huán)調(diào)束監(jiān)測手段做了充分準(zhǔn)備。

7月23日12點(diǎn)45分，HEPS儲(chǔ)存環(huán)正式開機(jī)調(diào)束。當(dāng)天，開機(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，隨後成功實(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，HEPS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。

焦毅表示，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?。s1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，各自發(fā)揮所長，通過採用逐校正子強(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、脈衝元件參數(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)等能想到的各種手段，克服了各項(xiàng)困難和挑戰(zhàn)。

8月6日凌晨，HEPS儲(chǔ)存環(huán)首次成功實(shí)現(xiàn)單束團(tuán)束流存儲(chǔ)。隨後啟動(dòng)多束團(tuán)注入調(diào)試，並通過斜四極鐵強(qiáng)度調(diào)節(jié)、全局及局部閉軌測量與校正、注入束電荷量及穩(wěn)定性優(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。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，這表明前期的設(shè)備安裝、調(diào)試非常成功，也標(biāo)誌著HEPS光源進(jìn)入了一個(gè)新的階段。

HEPS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在親自參加調(diào)束後表示，「HEPS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)是異常艱巨的。HEPS調(diào)束團(tuán)隊(duì)在很短的時(shí)間內(nèi)就取得了很好的調(diào)束成果，可以說幾乎沒有走一點(diǎn)彎路，表現(xiàn)出色」。在接下來的幾個(gè)月內(nèi)，HEPS調(diào)束團(tuán)隊(duì)將再接再厲，提升和優(yōu)化電子束流流強(qiáng)、壽命等參數(shù)，力爭盡早為光束線站供光。

HEPS是中國「十三五」期間優(yōu)先建設(shè)的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施之一，是國家發(fā)展改革委批覆立項(xiàng)，中國科學(xué)院、北京市共建懷柔科學(xué)城的核心裝置，由中國科學(xué)院高能物理研究所承擔(dān)建設(shè)，於2019年6月啟動(dòng)建設(shè)，建設(shè)周期6.5年。目前，HEPS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。

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