2023年3月14日,“十三五”国家重大科技基础设施高能同步辐射光源(HEPS)直线加速器满能量出束,成功加速第一束电子束。这是HEPS装置建设的又一重要里程碑,标志着HEPS进入科研设备安装、调束并行阶段。
HEPS直线加速器隧道内
同步辐射光源是产生高品质X射线的装置。在医学上,X射线是检查疾病的常规手段——用X射线投照人体,可获得体内组织器官的影像。而在科研中,X射线更是可以帮助科研工作者“看清”物质微观结构生成及演化机制的手段,是我们探索物质内部结构等微观世界流变的探针。
亮度是光源的重要指标——更高的亮度意味着能将物质内部的微观结构“看”得更清楚。问题来了,高亮度的光,从哪里来?
“光从哪来?从电子来。近光速的电子在储存环里会发出很亮的光。但是电子从哪产生?直线加速器端头的电子枪是电子的源头。现在,我们产生了第一束电子并对它进行第一级的加速,解决了‘有无’问题。”HEPS工程加速器部副主任李京祎介绍说。
高能同步辐射光源(HEPS)可以发射那束“最亮的光”,可以“生产”高能量的X射线。3月14日,高能同步辐射光源(HEPS)直线加速器满能量出束,成功加速第一束电子束。HEPS主装置主要包括加速器、光束线和实验站3个部分。其加速器由三台独立的加速器,以及连接彼此间的3条输运线组成。
李京祎:“整个光源加速器由三部分构成:直线加速器、增强器和储存环。直线加速器是最前端的一个加速器,我们也说它是第一级加速器。接下来一个任务就是继续优化直线加速器的电子束,使得它的性能或说指标更高。”
HEPS直线加速器能谱靶截图
HEPS直线加速器是一台常温直线加速器,长约49米,由端头的电子枪、聚束单元、加速结构、微波功率源等设备构成——电子枪产生高品质的电子束,再由直线加速器将电子加速到0.5GeV的能量,增强器将0.5GeV的电子束加速到额定的6GeV。达到6GeV的电子束团由增强器环里引出,再注入专门为发射同步光准备的储存环中。能量为6GeV的电子束流可提供300keV的高能X射线,将有效满足国家战略和工业核心创新能力等相关研究对高能量、高亮度的X射线的迫切需求,保证同步辐射光源对我国科学研究具有可持续的支撑能力。
李京祎:我们现在已经开始调试第二台加速器,也就是增强器的设备,比如里面的磁铁电源、高频腔,还有高频腔的功率源,还有真空设备等。我们争取在今年年底或者下半年的时候,第二个加速器也能使(电子)加速达到满能量的电子束。
HEPS于2019年6月29日开工建设,计划于2025年建成。HEPS是我国第一台高能量同步辐射光源,也将是世界上亮度最高的第四代同步辐射光源之一,建成后将与目前世界上正在运行的美国先进光子源(APS)、欧洲同步辐射装置(ESRF)、日本SPring-8、德国的PETRA-III一起,构成世界五大高能同步辐射光源,将有效满足国家战略和工业核心创新能力等相关研究对高能量、高亮度的X射线的迫切需求。
引自 央视新闻 环球资讯 2023.3.14版 原地址 https://content-static.cctvnews.cctv.com/snow-book/index.html?toc_style_id=feeds_default&share_to=wechat_timeline&item_id=16268961001732623440&track_id=DD4073B8-E6B8-499F-B181-182070505CC2_700492882622
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