高能同步辐射光源新进展成功加速第一束电子束
高能同步辐射光源(HEPS)是“十三五”期间重点建设的国家重大科技基础设施之一，储存环电子束流能量6GeV，首期建设14条用户线站，可提供具有能量高达300千电子伏特的高能量、高亮度、高相干性等特点的同步辐射光，具备纳米量级空间分辨、皮秒量级时间分辨、毫电子伏特量级能量分辨能力，能够为众多前沿科学研究、国家发展战略和工业核心迫切需求的相关研究，提供度、实时、原位的表征平台和技术支撑。 HEPS是中科院、北京市共建怀柔科学城的核心装置，由国家发改委批复立项，中科院高能物理研究所承担建设，2019年6月启动建设，建设周期6.5年。 3月14日，HEPS直线加速器成功加速第一束电子束，第一束电子束流能量达到0.5吉电子伏特(GeV)、末端每束团电荷量多于1.5×1010个电子，实现满能量出束，标志着HEPS进入科研设备安装与调束并行的阶段，拉开了HEPS加速器调束的序幕，同时调束团队将在此基础上进行参数优化和性能提升，以优化直线加速器性能指标，并为后续增强器、储存环的建设打下坚实基础。 HEPS主要包括加速器、光束线和实验站三个部分。其中，加速器由直线加速器、增强器和储存环三立的加速器，以及连接彼此间的三条输运线组成。HEPS的工作原理可以概括为“加速电子，产生光”。HPES加速的带电粒子为电子。电子枪产生的高品质电子束，经过直线加速器加速到0.5GeV，然后进入增强器，在增强器再被加速到6GeV。最后，达到6GeV的电子束团从增强器环里引出，注入专门为电子发光准备的储存环中。 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。在直线加速器建设过程中，HEPS物理设计和设备研发团队坚持技术创新，取得多项成果：一是自主开发全新上层调束软件平台(Pyapas)和面向物理的调束软件，可实现多运行模式调试；二是创新设计内水冷结构和对称式功率耦合器的加速结构，简化了加工工艺的同时，高功率测试加速梯度达到33兆伏每米(MV/m)，处于国际同类设备先进水平。 三是基于绝缘栅双极晶体管的固态调制器，脉冲重复稳定度优于0.02%，相比人工线型调制器提高近一个量级；四是长寿命、高流强的阴栅组件研制成功，发射电流、电流发射密度均达到国际先进水平，寿命大于9000小时。这些成果为HEPS加速器的建设、调束、运行提供了可靠的技术保障，也为先进光源建设提供了坚实的技术储备。 建成后，HEPS将是世界上亮度最高的同步辐射光源之一，也将是中国第一台高能量同步辐射光源，将和我国现有的光源形成能区互补，对提升我国国家发展战略与前沿基础科学和高技术领域的原始创新能力具有重大意义。HEPS首批将建设14条光束线和相应的实验站，可提供纳米空间分辨、皮秒时间分辨、毫电子伏能量分辨的同步光，通过对微观结构度、实时、原位表征，解析物质结构生成及其演化的全周期全过程。 (资料来源：中国新闻网、中国科学报)
