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高能同步輻射光源成功加速第一束電子

發(fā)布時(shí)間:2023-03-16 08:44:00來(lái)源: 北京日?qǐng)?bào)

  3月14日,位于懷柔科學(xué)城的高能同步輻射光源直線加速器滿能量出束,成功加速第一束電子。自此,高能光源進(jìn)入科研設(shè)備安裝、調(diào)束并行階段,向產(chǎn)生世界最“亮”的光再邁進(jìn)一步。

  在高能光源直線加速器控制室,繁復(fù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在一塊塊屏幕上不停跳動(dòng)。直線加速器是電子的源頭和第一級(jí)加速器,為電子賦予初始動(dòng)能,隨著高能同步輻射光源工程總指揮潘衛(wèi)民下達(dá)指令,電子槍內(nèi)部電壓迅速升高,一束經(jīng)過(guò)精心調(diào)制的電子被電壓牽引,從靜止開始加速并從電子槍口“射”出,在長(zhǎng)約49米的直線加速器中奔跑起來(lái)。加速器上還規(guī)則排布著五顏六色、形狀各異的磁鐵,用來(lái)保證電子束“走直線”。

  2022年,直線加速器就已經(jīng)完成了設(shè)備安裝、聯(lián)調(diào)、磨合等前期工作。高能同步輻射光源工程加速器部副主任李京祎介紹,數(shù)天前,直線加速器正式啟動(dòng)調(diào)束,電子槍每秒都會(huì)“射”出百億量級(jí)的電子,實(shí)現(xiàn)束流全線貫通,取得了“開門紅”。起初,大部分電子并不“聽話”,只有20%左右的電子能按既定路線到達(dá)加速器末端。經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試磨合,14日,直線加速器提升至“滿能量”的500兆電子伏特,末端電荷量達(dá)到額定2.5納庫(kù)以上——超過(guò)90%的電子都能順利抵達(dá)目標(biāo),達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

  “高能光源顧名思義,就是通過(guò)將電子加速至接近光速,讓其產(chǎn)生穩(wěn)定、高能量、高亮度的同步輻射光,‘照亮’物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)。我們現(xiàn)在對(duì)電子束所做的第一級(jí)加速,解決了高能電子‘從無(wú)到有’的關(guān)鍵一環(huán)?!崩罹┑t介紹,下一步團(tuán)隊(duì)要在此基礎(chǔ)上,繼續(xù)優(yōu)化直線加速器的電子束品質(zhì),并著手調(diào)試增強(qiáng)器的相關(guān)設(shè)備,爭(zhēng)取在今年內(nèi)實(shí)現(xiàn)將電子加速至6千兆電子伏。

  在直線加速器的建設(shè)過(guò)程中,研發(fā)團(tuán)隊(duì)還實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新。長(zhǎng)壽命、高流強(qiáng)的陰柵組件研制成功,發(fā)射電流達(dá)到14.7安培,壽命大于9000小時(shí);創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)水冷結(jié)構(gòu)和對(duì)稱式功率耦合器的加速結(jié)構(gòu),不僅簡(jiǎn)化了加工工藝,性能也處于國(guó)際同類設(shè)備先進(jìn)水平;基于絕緣柵雙極晶體管的固態(tài)調(diào)制器,其重復(fù)穩(wěn)定度比人工線型調(diào)制器提高了近一個(gè)量級(jí)。

  “直線加速器成功滿能量出束,拉開了光源加速器調(diào)束的序幕,調(diào)束團(tuán)隊(duì)將在此基礎(chǔ)上進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化和性能提升,優(yōu)化直線加速器性能指標(biāo),并為后續(xù)增強(qiáng)器、儲(chǔ)存環(huán)的建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)?!迸诵l(wèi)民說(shuō)。高能同步輻射光源建成后,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(guó)第一臺(tái)高能量同步輻射光源,它將和我國(guó)現(xiàn)有的光源形成能區(qū)互補(bǔ),對(duì)提升國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略與前沿基礎(chǔ)科學(xué)、高技術(shù)領(lǐng)域的原始創(chuàng)新能力具有重大意義。

(責(zé)編:郭爽)

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