中新網(wǎng)北京3月14日電 (記者 孫自法)中國科學(xué)院高能物理研究所(中科院高能所)正在推進(jìn)建設(shè)的“十三五”國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“高能同步輻射光源”(HEPS)3月14日取得又一項重要里程碑進(jìn)展——其直線加速器滿能量出束，成功加速第一束電子束。

這一大科學(xué)裝置整體建筑外型酷似一枚巨型放大鏡，是中科院、北京市共建的懷柔科學(xué)城的核心裝置。不久前，HEPS增強(qiáng)器全線貫通、儲存環(huán)隧道設(shè)備啟動安裝，光束線站前端區(qū)啟動試安裝，全面進(jìn)入科研設(shè)備安裝階段。此次直線加速器滿能量出束，標(biāo)志著HEPS建設(shè)進(jìn)入科研設(shè)備安裝、調(diào)束并行階段。

HEPS工程加速器部副主任、中科院高能所李京祎研究員介紹說，HEPS直線加速器是一臺常溫直線加速器，長約49米，用于產(chǎn)生電子，并將電子加速到500兆電子伏(MeV)，是電子的源頭和第一級加速器，由端頭的電子槍、聚束單元、加速結(jié)構(gòu)、微波功率源等設(shè)備構(gòu)成。

作為HEPS率先進(jìn)入設(shè)備安裝的先行軍，直線加速器建設(shè)團(tuán)隊自2022年3月啟動隧道設(shè)備安裝開始，歷時4個月完成全部設(shè)備安裝，并于當(dāng)年9月完成系統(tǒng)聯(lián)調(diào)和高功率老練。經(jīng)過充分磨合和準(zhǔn)備，2023年3月9日啟動調(diào)束，束流全線貫通，取得開門紅。3月14日，HEPS直線加速器束流能量達(dá)到500MeV、末端電荷量達(dá)到額定2.5納庫(nC)以上。

HEPS工程總指揮、中科院高能所潘衛(wèi)民研究員表示，直線加速器成功滿能量出束，拉開了HEPS加速器調(diào)束的序幕，調(diào)束團(tuán)隊將在此基礎(chǔ)上進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化和性能提升，以優(yōu)化直線加速器性能指標(biāo)，并為后續(xù)HEPS增強(qiáng)器、儲存環(huán)的建設(shè)打下堅實基礎(chǔ)。

同時，直線加速器建設(shè)過程中，HEPS物理設(shè)計和設(shè)備研發(fā)團(tuán)隊堅持技術(shù)創(chuàng)新，取得多項成果：一是自主開發(fā)全新上層調(diào)束軟件平臺(Pyapas)和面向物理的調(diào)束軟件，可實現(xiàn)多運行模式調(diào)試；二是創(chuàng)新設(shè)計內(nèi)水冷結(jié)構(gòu)和對稱式功率耦合器的加速結(jié)構(gòu)，簡化了加工工藝的同時，高功率測試加速梯度達(dá)到33兆伏每米(MV/m)，處于國際同類設(shè)備先進(jìn)水平；三是基于絕緣柵雙極晶體管的固態(tài)調(diào)制器，脈沖重復(fù)穩(wěn)定度優(yōu)于0.02%，相比人工線型調(diào)制器提高近一個量級；四是長壽命、高流強(qiáng)的陰柵組件研制成功，發(fā)射電流、電流發(fā)射密度均達(dá)到國際先進(jìn)水平，壽命大于9000小時。

潘衛(wèi)民指出，這些成果為HEPS加速器的建設(shè)、調(diào)束、運行提供了可靠的技術(shù)保障，也為先進(jìn)光源建設(shè)提供了堅實的技術(shù)儲備。

中科院高能所提供的HEPS直線加速器已完成的重要建設(shè)節(jié)點包括：2019年6月，物理設(shè)計定型凍結(jié)；2021年3月，第一根加速結(jié)構(gòu)測試驗收完成；2021年6月，首臺科研設(shè)備——電子槍安裝完成；2022年3月，科研設(shè)備批量安裝啟動；2022年5月，全線真空封接完成；2022年9月，聯(lián)合調(diào)試完成；2023年3月，獲得輻射安全許可證，直線加速器成功出束。

據(jù)了解，大科學(xué)裝置HEPS由國家發(fā)展和改革委員會批復(fù)立項，中科院高能所承擔(dān)建設(shè)，2019年6月啟動建設(shè)，計劃建設(shè)周期6.5年。建成后，HEPS將是世界上亮度最高的第四代同步輻射光源之一，也將是中國第一臺高能量同步輻射光源，它將和中國現(xiàn)有的光源形成能區(qū)互補，對提升中國國家發(fā)展戰(zhàn)略與前沿基礎(chǔ)科學(xué)和高技術(shù)領(lǐng)域的原始創(chuàng)新能力具有重大意義。(完)