硬X射線自由電子激光裝置直線加速器建設取得重大階段性進展
近日,國家重大科技基礎設施——硬X射線自由電子激光裝置直線加速器建設取得重大階段性進展。2025年11月2日至3日,硬 X 射線自由電子激光裝置(SHINE)直線加速器L1/BC1段順利通過項目經(jīng)理部組織的束流性能工藝測試,這是繼2024年底實現(xiàn)SHINE注入器性能測試驗收后束流調(diào)試的又一里程碑式進展。

測試專家組由來自中國科學院近代物理研究所、北京大學、中國科學技術大學、中國科學院大連化學物理研究所、清華大學、中國科學院高能物理研究所、中國工程物理研究院的11位專家組成。專家組聽取了SHINE直線加速器L1/BC1段研制情況報告和束流參數(shù)自測報告,討論確定了測試大綱,并進行了現(xiàn)場測試。測得束團電荷量54.6 pC情況下,峰值流強56.4 A,束流能量273.5 MeV,歸一化投影發(fā)射度0.54/0.34 mm·mrad(水平/垂直),歸一化切片發(fā)射度0.31 mm·mrad,束團重復頻率達到1000 Hz。測試結(jié)果表明,硬X射線自由電子激光裝置L1/BC1段建成出束,束流性能和射頻系統(tǒng)幅相穩(wěn)定性均達到階段驗收指標,實現(xiàn)了硬X射線自由電子激光裝置直線加速器整體工藝的全流程驗證,為后續(xù)裝置的全面建成奠定了堅實基礎。
隨后,調(diào)試團隊繼續(xù)攻關,使用自研驅(qū)動激光系統(tǒng),完成了注入器100pC/1MHz設計目標的高重頻運行測試,并進行了穩(wěn)定出束超過1小時的烤機,束流及各硬件系統(tǒng)運行良好。同時,完成了L1/BC1段100pC/100A首輪束流參數(shù)調(diào)試,歸一化投影發(fā)射度達1.13/1.32 mm·mrad(水平/垂直)。
作為 SHINE 超導直線加速器的核心功能段,L1/BC1段主要包括:將電子束加速至330MeV以上的兩臺1.3GHz超導模組、進行束流縱向能量分布線性化的兩臺3.9GHz超導模組、將束團長度壓縮以獲得50A以上峰值流強的一套可移動磁壓縮器。經(jīng)過七個月緊鑼密鼓的設備安裝,L1/BC1段束流調(diào)試于8月17日正式啟動,并于當晚實現(xiàn)束流整體貫通。在隨后兩個多月的調(diào)束攻堅中,團隊克服了束流調(diào)試與硬件設備同步安裝帶來的多重挑戰(zhàn),在大規(guī)模低溫系統(tǒng)、超導加速模組集成應用、高精度低電平控制技術等關鍵領域取得了一系列重大技術突破,最終成功實現(xiàn)束流參數(shù)全面達標,并進入穩(wěn)定出束運行階段。
SHINE的注入器和主加速器L1/BC1段形成了一臺完整的幾百MeV的超導直線加速器,其束流調(diào)試是對裝置整體物理設計、超導加速模組等核心設備制造、地下隧道的設備機電復雜安裝、技術系統(tǒng)集成與聯(lián)調(diào)的總檢驗和總驗收,束流調(diào)束成功為建成8GeV連續(xù)波超導直線加速器鋪平了道路。

中國科學院上海高等研究院作為項目主要建設單位之一,負責建設硬X射線自由電子激光裝置的超導直線加速器、波蕩器、低溫工廠和裝置公用設施,參與建設SHINE束線站工程。目前,建設團隊正在加緊進行SHINE直線加速器L2/BC2和L3段以及束流分支線和FEL-II波蕩器線的設備安裝和調(diào)試,以期在2026年8月前獲得4GeV的電子束流并在軟X射線波段實現(xiàn)首次出光。
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