中新網(wǎng)北京3月27日電 (記者 孫自法)作為設(shè)計亮度世界最高的第四代同步輻射光源和中國第一臺高能量同步輻射光源，中國國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——高能同步輻射光源(HEPS)3月27日在北京宣布啟動帶光聯(lián)調(diào)，標(biāo)志著該大科學(xué)裝置建設(shè)進入沖刺階段。
實現(xiàn)引出束流的循環(huán)再利用
高能同步輻射光源工程總指揮、中國科學(xué)院高能物理研究所(高能所)潘衛(wèi)民研究員介紹說，截至2025年1月，經(jīng)過多輪束流調(diào)試，高能同步輻射光源儲存環(huán)束流流強達到40毫安以上，發(fā)射度降低到93皮米弧度。電子束流的發(fā)射度是描述電子束質(zhì)量和特性的重要參數(shù)之一，發(fā)射度越小，說明電子束在橫向的分散程度越小，電子束的運動分布越接近于束流的軸向，束流的品質(zhì)越好，發(fā)出的同步輻射光的亮度越高。
高能同步輻射光源(HEPS)航拍圖。中國科學(xué)院高能所 供圖2025年1月，高能同步輻射光源還實現(xiàn)一種創(chuàng)新的注入引出機制，即基于增強器高能累積的置換注入。為應(yīng)對緊密的磁聚焦結(jié)構(gòu)和超小動力學(xué)孔徑帶來的挑戰(zhàn)，高能同步輻射光源利用增強器作為高能累積環(huán)，將儲存環(huán)中待替換的束團引出并回注到增強器中，與低電荷量電子束融合，累積成高電荷量束團，經(jīng)進一步加速，再注入至儲存環(huán)，實現(xiàn)在軸置換注入。
潘衛(wèi)民指出，這種方案減小了增強器低能階段對單束團電荷量的需求，同時實現(xiàn)引出束流的循環(huán)再利用，使得高能同步輻射光源加速器更加綠色環(huán)保。
極大提高成像數(shù)據(jù)獲取效率
高能同步輻射光源首期建設(shè)14條用戶光束線站和1條測試線站，其中，硬X射線成像線站HXI是其特色線站之一，可提供高空間相干的高能X射線。2024年10月中旬，高能同步輻射光源儲存環(huán)W73扭擺器發(fā)射的高能同步光經(jīng)350米光束線調(diào)制抵達HXI實驗站。
高能同步輻射光源(HEPS)直線加速器出束。中國科學(xué)院高能所 供圖經(jīng)過緊張的帶光調(diào)試，線站團隊利用鋼板預(yù)制裂紋標(biāo)樣，結(jié)合自主研發(fā)的超高像素數(shù)、高分辨、高靈敏的面探測器，開展相襯成像對比實驗。實驗結(jié)果表明，與常規(guī)光源對比，HXI線站的光穿透更深、分辨率更高，靈敏度顯著提高，可檢出的裂紋顯著增加，成像的對比度也大大提高。
高能同步輻射光源工程常務(wù)副總指揮、中國科學(xué)院高能所副所長董宇輝研究員說，線站團隊自主研發(fā)的像素數(shù)世界領(lǐng)先的高能X射線成像探測器在衍射成像模式下，單次掃描即可并行獲得幾十萬個樣品點的衍射信號，極大提高了衍射成像數(shù)據(jù)獲取效率，同時，該線站依托高能同步輻射光源高能、低發(fā)射度的優(yōu)勢，創(chuàng)新設(shè)計插入件組，采用超長物源距，可提供能量高達300千電子伏特的高能X光，空間相干長度是國際先進水平的3.5倍。
HXI線站可實現(xiàn)難以兼得的強穿透且高靈敏度、大視場且高分辨X射線成像，將為航空航天工程材料研究、全腦介觀3D成像等前沿領(lǐng)域提供強有力的科研支撐。
工程正式進入帶光聯(lián)調(diào)階段
中國科學(xué)院高能所項目團隊表示，高能同步輻射光源工程首期多條光束線站啟動帶光調(diào)試，開展特色樣品實驗，儲存環(huán)電子束流品質(zhì)的優(yōu)化，使得光束線站實驗質(zhì)量進一步提升，加速器、光束線站帶束帶光聯(lián)合調(diào)試，相互促進指標(biāo)優(yōu)化，高能同步輻射光源工程正式進入帶光聯(lián)調(diào)階段。
高能同步輻射光源(HEPS)增強器出束。中國科學(xué)院高能所 供圖據(jù)悉，高能同步輻射光源是中國“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)展和改革委員會批復(fù)立項，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)院高能所承擔(dān)建設(shè)。
高能同步輻射光源于2019年6月啟動建設(shè)，建設(shè)周期6.5年。目前，這一大科學(xué)裝置已完成加速器和第一批光束線站的建設(shè)，并開展多輪束流調(diào)試和帶光調(diào)試。(完)