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【环球科学】高能同步辐射光源首台设备安装完成
2021-06-29|文章来源: |【
 

   

  HEPS模型

  据中国科学院高能物理研究所和科技日报报道,6月28日上午,高能同步辐射光源(HEPS)的首台科研设备——电子枪——在北京怀柔科学城安装完成。

  

  HEPS电子枪在直线加速器隧道安装 图片来源:高能物理研究所

  电子枪位于HEPS的直线加速器的源头。在HEPS运行时,电子从电子枪中被发射出来,由约50米长的直线加速器加速到0.5GeV。随后电子被转移到454米周长的增强器中,被加速到6GeV。随后电子被转移到1360米长的储存环中,发出同步辐射。

  当储存环中的电子束被偏折时,会在运动的切线方向上发出X射线。这种效应首先在同步电子加速器中被发现,所以被称为同步辐射。生物、化工、材料等学科可以利用同步辐射对样品进行高精度显微成像,可将同步辐射光源看成一台极亮的X射线“显微镜”,具有广泛的应用前景。

  当天安装的电子枪采用全国产技术,自主设计、国内加工。电子枪由枪体、陶瓷桶、防晕环、阴栅组件4大部件构成,其中阴栅组件是电子枪的关键“卡脖子”部件。“中科院高能所提前布局,通过多年的技术攻关,克服诸多困难,解决了阴极发射以及微米级栅网编制、变形和焊接等难题,目前已基本实现阴栅组件的国产化。”中科院院士、中科院高能所所长王贻芳说。

  HEPS的亮度比第三代光源高出两个数量级(百倍)及以上,“可以更清楚地了解材料的内部结构,这对材料科学和生命科学的发展具有重要作用。”王贻芳说。建成时,HEPS将成为中国第一台第四代同步辐射光源,与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,构成世界五大同步辐射光源。

  第四代同步辐射光源相比第三代同步辐射光源,采用多弯铁消色散结构,光束可以达到衍射极限。光源的设计原理也从第三代的几何光学变为第四代的相干光学。我国第三代同步辐射光源上海光源已经产出了大量有价值的科学成果,但其使用时间已经供不应求,工程扩建也已逼近极限。

  HEPS工程于2019年6月29日开工建设,建设周期6.5年。截至2021年6月底,HEPS建安工程约完成总工程量的70%,磁铁、电源等设备完成样机试制,进入批量加工阶段,束流位置测量电子学、像素阵列探测器研制取得阶段性进展。预计2022年初,各建筑单体全部交付使用,HEPS将全面转入设备安装阶段。

  

  HEPS航拍图 图片来源:高能物理研究所

  当天,为HEPS提供技术研发与测试支撑能力的先进光源技术研发与测试平台(PAPS)转入试运行。

  

  PAPS项目航拍图 图片来源:高能物理研究所

  PAPS项目位于HEPS装置对面,于2017年5月启动建设,用地面积为42640平方米,建筑面积为21295平方米,建设周期为4年。PAPS将会开展前瞻性和系统性的研究,解决HEPS建设所需的超导高频及低温、精密磁铁测量、探测器技术研发测试、X射线光学检测等一系列关键技术,为先进光源建设、运行及后续发展提供有力的技术支撑。

  目前,PAPS项目已取得了多项成果,尤其是在1.3GHz 9腔室(9-cell)超导腔研制方面达到国际领先水平。该项目于2021年6月18日通过工艺测试验收,项目各系统工艺性能指标全部达到、部分优于验收指标,高质量地实现了该项目的建设目标。

  

  PAPS项目成果:1.3吉赫兹超导腔 图片来源:高能物理研究所

  HEPS、PAPS项目地处北京怀柔科学城。“十三五”时期在怀柔科学城布局的29个科学设施平台已经全部开工。

(源自环球科学2021年6月29日版 原地址:https://mp.weixin.qq.com/s/MyMRBfP9E4ntj0jlfgdAlg


 
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