高能同步辐射光源验证装置介绍

2019年2月6日13:20:53高能同步辐射光源验证装置介绍已关闭评论 182 views

20152月,高能同步辐射光源验证装置(High Energy Photon Source Test Facility, HEPS-TF)项目建议书获国家发展改革委批复。该项目主要就未来建设高能同步辐射光源涉及的高能加速器、光束线和实验站等系统的多个关键技术难点进行攻关,并开展关键设备的样机研制与工程验证,同时完成高能同步辐射光源的物理设计和工程方案。

高能同步辐射光源验证装置是《国家重大科技基础设施建设中长期规划(2011-2030)》“十二五”期间重点建设的大科学工程项目之一,高能所作为法人单位,北京科技大学为唯一共建单位,建设周期为3年,总投资估算约3.235亿元。

高能同步辐射光源验证装置工程(HEPS-TF)作为高能同步辐射光源(HEPS)的预研项目,设加速器、光束线站和工程材料3个分总体(23个系统),于2016年4月正式启动,2018年9月完成全部建设任务

高能同步辐射光源验证装置工程于2019年1月31日在北京通过国家验收。

这一科学工程项目集多种高新技术于一身,涉及的主要科学和技术有:微波技术、超导高频技术、超导磁铁技术、超高真空技术、机械加工工艺、计算机网络、快速电子学、大功率电源、X射线光学和探测、先进自动控制技术等。

在HEPS-TF项目研究中,科研人员做出一系列创新成果,比如国内首次成功研制了超高梯度(80T/m)四极铁、大间隙高场强(2.6T)超导扭摆器和纳秒级快脉冲冲击器系统;自主研制了与进口设备性能相当的300A高精度电流传感器和数字束流位置测量电子学系统;成功研制了国际上首个166MHz加速电子的1/4波长超导原型腔;突破了超高温、大载荷、大变形和多环境因素耦合等原位环境与同步辐射实验技术集成的瓶颈;另外,自主设计研制的二维X射线像素阵列探测器是我国高端X射线探测器研制的重要突破。正因此,验收专家组认为,HEPS-TF项目的完成“为我国建设先进的高能同步辐射光源奠定了坚实的技术基础”。

高能同步辐射光源验证装置介绍

低温波永磁荡器正在进行低温磁场性能测试 (图片来源于中科院高能所网站,HEPS-TF插入件系统的研究内容主要包括低温永磁波荡器(CPMU)样机、超导扭摆磁铁(SCW)及其磁场测量系统的研制)

高能同步辐射光源(HEPS)

世界亮度最高的同步辐射光源拟于2019年年中在北京怀柔科学城开工建设,建设周期6.5年。该光源将为基础科学和工程科学等领域原创性、突破性创新研究提供重要支撑平台。

目前大陆已有3个同步辐射光源:借助北京正负电子对撞机伴生的同步辐射装置、合肥光源、上海光源。它们代表我国三代光源的技术水平,三代之间的最主要区别在于,作为发光光源的电子束斑尺寸和电子发散程度。

该光源为第四代光源,是中国也是世界上最先进的光源,可以更清楚地了解材料的内部结构,这对材料科学和生命科学的发展具有重要作用。

作为第四代同步辐射光源,HEPS发射度比先前的同步辐射光源更小,因而具有更高亮度。HEPS 在单位角度方向上通过的光子数(光谱亮度)可达1022个。这一亮度比世界现有最亮同步辐射光源美国国家同步辐射光源II(NSLS-II)高70倍,比瑞典的MAX IV高10倍。利用HEPS,科研人员能更清楚地看到材料内部结构。HEPS的建成将让更多的科学实验成为可能。

高能同步辐射光源验证装置介绍

高能同步辐射光源是基础科学和工程科学等领域原创性、突破性创新研究的重要支撑平台。围绕航空材料、武器物理、工程材料全寿命周期等国家安全和工业应用相关研究,以及能源、环境、生命科学等基础研究对高亮度、高能量X 射线的紧迫需求,建设高能同步辐射光源,主要包括注入器、储存环、光束线、实验站以及辅助设施。储存环能量达6 千兆电子伏,发射度优于0.1 纳米弧度,高性能光束线站容量不少于90 条,提供能量达300 千电子伏的X 射线,具备纳米量级空间分辨、皮秒量级时间分辨、毫电子伏量级能量分辨能力。设施建成后,可满足前沿科学和工程应用等领域的研究需求,成为国际领先的高能同步辐射光源试验平台,为提升我国科学、技术创新能力提供有力的支撑。

(部分信息科塔学术收集汇编自人民日报、新华网、科技日报、光明日报等)

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