高能同步輻射光源成功加速第一束電子
3月14日,位於(yu) 懷柔科學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,高能光源進入科研設備安裝、調束並行階段,向產(chan) 生世界最“亮”的光再邁進一步。
在高能光源直線加速器控製室,繁複的實時監測數據在一塊塊屏幕上不停跳動。直線加速器是電子的源頭和第一級加速器,為(wei) 電子賦予初始動能,隨著高能同步輻射光源工程總指揮潘衛民下達指令,電子槍內(nei) 部電壓迅速升高,一束經過精心調製的電子被電壓牽引,從(cong) 靜止開始加速並從(cong) 電子槍口“射”出,在長約49米的直線加速器中奔跑起來。加速器上還規則排布著五顏六色、形狀各異的磁鐵,用來保證電子束“走直線”。
2022年,直線加速器就已經完成了設備安裝、聯調、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禕介紹,數天前,直線加速器正式啟動調束,電子槍每秒都會(hui) “射”出百億(yi) 量級的電子,實現束流全線貫通,取得了“開門紅”。起初,大部分電子並不“聽話”,隻有20%左右的電子能按既定路線到達加速器末端。經過反複調試磨合,14日,直線加速器提升至“滿能量”的500兆電子伏特,末端電荷量達到額定2.5納庫以上——超過90%的電子都能順利抵達目標,達到了設計要求。
“高能光源顧名思義(yi) ,就是通過將電子加速至接近光速,讓其產(chan) 生穩定、高能量、高亮度的同步輻射光,‘照亮’物質的微觀結構。我們(men) 現在對電子束所做的第一級加速,解決(jue) 了高能電子‘從(cong) 無到有’的關(guan) 鍵一環。”李京禕介紹,下一步團隊要在此基礎上,繼續優(you) 化直線加速器的電子束品質,並著手調試增強器的相關(guan) 設備,爭(zheng) 取在今年內(nei) 實現將電子加速至6千兆電子伏。
在直線加速器的建設過程中,研發團隊還實現了多項技術創新。長壽命、高流強的陰柵組件研製成功,發射電流達到14.7安培,壽命大於(yu) 9000小時;創新設計內(nei) 水冷結構和對稱式功率耦合器的加速結構,不僅(jin) 簡化了加工工藝,性能也處於(yu) 國際同類設備先進水平;基於(yu) 絕緣柵雙極晶體(ti) 管的固態調製器,其重複穩定度比人工線型調製器提高了近一個(ge) 量級。
“直線加速器成功滿能量出束,拉開了光源加速器調束的序幕,調束團隊將在此基礎上進行參數優(you) 化和性能提升,優(you) 化直線加速器性能指標,並為(wei) 後續增強器、儲(chu) 存環的建設打下堅實基礎。”潘衛民說。高能同步輻射光源建成後,將是世界上亮度最高的第四代同步輻射光源之一,也將是中國第一台高能量同步輻射光源,它將和我國現有的光源形成能區互補,對提升國家發展戰略與(yu) 前沿基礎科學、高技術領域的原始創新能力具有重大意義(yi) 。
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