高能同步輻射光源驗證裝置介紹

2019年2月6日13:20:53高能同步輻射光源驗證裝置介紹已關閉評論 175 views

20152月,高能同步輻射光源驗證裝置(High Energy Photon Source Test Facility, HEPS-TF)項目建議書獲國家發展改革委批復。該項目主要就未來建設高能同步輻射光源涉及的高能加速器、光束線和實驗站等系統的多個關鍵技術難點進行攻關,并開展關鍵設備的樣機研制與工程驗證,同時完成高能同步輻射光源的物理設計和工程方案。

高能同步輻射光源驗證裝置是《國家重大科技基礎設施建設中長期規劃(2011-2030)》“十二五”期間重點建設的大科學工程項目之一,高能所作為法人單位,北京科技大學為唯一共建單位,建設周期為3年,總投資估算約3.235億元。

高能同步輻射光源驗證裝置工程(HEPS-TF)作為高能同步輻射光源(HEPS)的預研項目,設加速器、光束線站和工程材料3個分總體(23個系統),于2016年4月正式啟動,2018年9月完成全部建設任務

高能同步輻射光源驗證裝置工程于2019年1月31日在北京通過國家驗收。

這一科學工程項目集多種高新技術于一身,涉及的主要科學和技術有:微波技術、超導高頻技術、超導磁鐵技術、超高真空技術、機械加工工藝、計算機網絡、快速電子學、大功率電源、X射線光學和探測、先進自動控制技術等。

在HEPS-TF項目研究中,科研人員做出一系列創新成果,比如國內首次成功研制了超高梯度(80T/m)四極鐵、大間隙高場強(2.6T)超導扭擺器和納秒級快脈沖沖擊器系統;自主研制了與進口設備性能相當的300A高精度電流傳感器和數字束流位置測量電子學系統;成功研制了國際上首個166MHz加速電子的1/4波長超導原型腔;突破了超高溫、大載荷、大變形和多環境因素耦合等原位環境與同步輻射實驗技術集成的瓶頸;另外,自主設計研制的二維X射線像素陣列探測器是我國高端X射線探測器研制的重要突破。正因此,驗收專家組認為,HEPS-TF項目的完成“為我國建設先進的高能同步輻射光源奠定了堅實的技術基礎”。

高能同步輻射光源驗證裝置介紹

低溫波永磁蕩器正在進行低溫磁場性能測試 (圖片來源于中科院高能所網站,HEPS-TF插入件系統的研究內容主要包括低溫永磁波蕩器(CPMU)樣機、超導扭擺磁鐵(SCW)及其磁場測量系統的研制)

高能同步輻射光源(HEPS)

世界亮度最高的同步輻射光源擬于2019年年中在北京懷柔科學城開工建設,建設周期6.5年。該光源將為基礎科學和工程科學等領域原創性、突破性創新研究提供重要支撐平臺。

目前大陸已有3個同步輻射光源:借助北京正負電子對撞機伴生的同步輻射裝置、合肥光源、上海光源。它們代表我國三代光源的技術水平,三代之間的最主要區別在于,作為發光光源的電子束斑尺寸和電子發散程度。

該光源為第四代光源,是中國也是世界上最先進的光源,可以更清楚地了解材料的內部結構,這對材料科學和生命科學的發展具有重要作用。

作為第四代同步輻射光源,HEPS發射度比先前的同步輻射光源更小,因而具有更高亮度。HEPS 在單位角度方向上通過的光子數(光譜亮度)可達1022個。這一亮度比世界現有最亮同步輻射光源美國國家同步輻射光源II(NSLS-II)高70倍,比瑞典的MAX IV高10倍。利用HEPS,科研人員能更清楚地看到材料內部結構。HEPS的建成將讓更多的科學實驗成為可能。

高能同步輻射光源驗證裝置介紹

高能同步輻射光源是基礎科學和工程科學等領域原創性、突破性創新研究的重要支撐平臺。圍繞航空材料、武器物理、工程材料全壽命周期等國家安全和工業應用相關研究,以及能源、環境、生命科學等基礎研究對高亮度、高能量X 射線的緊迫需求,建設高能同步輻射光源,主要包括注入器、儲存環、光束線、實驗站以及輔助設施。儲存環能量達6 千兆電子伏,發射度優于0.1 納米弧度,高性能光束線站容量不少于90 條,提供能量達300 千電子伏的X 射線,具備納米量級空間分辨、皮秒量級時間分辨、毫電子伏量級能量分辨能力。設施建成后,可滿足前沿科學和工程應用等領域的研究需求,成為國際領先的高能同步輻射光源試驗平臺,為提升我國科學、技術創新能力提供有力的支撐。

(部分信息科塔學術收集匯編自人民日報、新華網、科技日報、光明日報等)

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