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北京日報客戶端 | 記者 劉蘇雅

3月14日，位于懷柔科學(xué)城的“十三五”國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施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，光源進入科研設(shè)備安裝、調(diào)束并行階段，向產(chǎn)生世界最“亮”的光再邁進一步。

在光源直線加速器控制室，繁復(fù)的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)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(wèi)民下達指令，電子槍內(nèi)部電壓迅速升高，一束經(jīng)過精心調(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，在長約49米的直線加速器中奔跑起來。加速器上還規(guī)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(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調(diào)束，電子槍每秒都會“射”出百億量級的電子，實現(xiàn)束流全線貫通，取得了“開門紅”。但起初，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加速器末端。經(jīng)過反復(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，末端電荷量達到額定2.5納庫以上——超過90%的電子都能順利抵達目標(biāo)，達到了設(shè)計要求。

“高能光源顧名思義，就是通過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)在對電子束所做的第一級加速，就是解決了高能電子‘從無到有’的關(guān)鍵一環(huán)。”李京祎介紹，下一步團隊要在此基礎(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)試增強器的相關(guān)設(shè)備，爭取在今年內(nèi)實現(xiàn)將電子加速至6千兆電子伏。

在直線加速器的建設(shè)過程中，研發(fā)團隊還實現(xiàn)了多項技術(shù)創(chuàng)新。長壽命、高流強的陰柵組件研制成功，發(fā)射電流達到14.7安培，壽命大于9000小時；創(chuàng)新設(shè)計內(nèi)水冷結(jié)構(gòu)和對稱式功率耦合器的加速結(jié)構(gòu)，不僅簡化了加工工藝，性能也處于國際同類設(shè)備先進水平；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)制器提高了近一個量級。

“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)束團隊將在此基礎(chǔ)上進行參數(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)增強器、儲存環(huán)的建設(shè)打下堅實基礎(chǔ)。”潘衛(wèi)民說。

高能同步輻射光源是中科院、北京市共建的懷柔科學(xué)城核心裝置，由國家發(fā)展改革委批復(fù)立項，中科院高能所承擔(dān)建設(shè)。建成后，它將是世界上亮度最高的第四代同步輻射光源之一，也將是中國第一臺高能量同步輻射光源，將和我國現(xiàn)有的光源形成能區(qū)互補，對提升國家發(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。

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