高能同步辐射光源：中国光科学研究的新里程碑

元描述：高能同步辐射光源（HEPS）是正在中国北京怀柔建设中的世界领先的第四代同步辐射光源，它将为航空航天、能源环境、生命医药等领域的研究提供前所未有的机遇.

引言：高能同步辐射光源（HEPS）是近年来中国在科学基础设施建设领域的重大成就之一。作为全球首批10皮米弧度量级自然发射度的光源之一，HEPS将为中国乃至全球科学家提供前所未有的研究平台，推动基础科学研究的快速发展。

中国光科学的里程碑：高能同步辐射光源的进展

中国在光科学领域已经取得了举世瞩目的成就，而高能同步辐射光源（HEPS）的建设，标志着中国光科学研究进入了一个新的时代。HEPS是继欧洲的欧洲同步辐射装置（ESRF）和美国的先进光源（APS）之后，世界上第三台第四代高能同步辐射光源，它的建成将使中国成为全球三大第四代高能同步辐射光源所在地之一。

HEPS的建设过程充满了挑战，其核心是一台具有极低发射度的全新储存环加速器。为了实现国际一流的加速器及光源整体性能，科研团队克服了诸多技术难题，包括磁铁、电源、真空、注入、机械、准直、高频、束测、控制、定时、插入件等硬件指标的精准控制。

HEPS的创新与突破

HEPS采用了多项创新技术，使其成为世界上最先进的光源之一：

  • 混合多弯铁消色散结构: 在国际通用的混合多弯铁消色散结构基础上，HEPS设计团队通过融合纵向梯度二极铁和反向弯转二极铁的新型单元节等多项创新设计，完成了国际已建及在建同类光源中自然发射度指标最高的储存环设计方案。

  • 增强器高能累积的置换注入方案: HEPS首次提出并采用基于增强器高能累积的置换注入方案，为高电荷量束团置换注入开辟了新路径。

  • 超低发射度: HEPS的自然发射度指标达到了10皮米弧度量级，这使得它能够提供极高亮度和极高能量分辨率的光束，为科学家们进行更精确、更深入的研究提供了极佳的条件。

HEPS的里程碑进展

2024年7月，HEPS储存环完成了全部设备研制和安装，启动了多系统联合调试。经过加速器物理与各硬件系统的交叉协作，完成了磁铁极性测试、硬件远控测试、调束软件—硬件测试等加速器联合调试。

2024年7月23日，HEPS储存环正式开机调束。仅3小时内，就实现了单束团电子束的高能输运线传输及储存环首次在轴注入，随后成功实现单束团电子束绕储存环首次循环贯通。

经过调束团队的不懈努力，HEPS储存环于8月6日凌晨首次成功实现单束团束流存储。随后，团队启动了多束团注入调试，并持续提升存储流强和束流寿命。8月18日，HEPS储存环成功存储35个束团，流强达到12毫安，标志着HEPS加速器进入了调束快行道。

HEPS的未来前景

在接下来的几个月内，HEPS调束团队将继续努力，提升和优化电子束流流强、寿命等参数，力争尽早为光束线站供光。

HEPS的建成将为中国科学研究带来巨大的机遇，它将：

  • 促进基础科学研究的突破: HEPS将为物理学、化学、材料科学、生命科学等多个领域的科学家提供前所未有的研究平台，推动基础科学研究的快速发展。

  • 推动技术创新: HEPS将为高新技术产业的发展提供强大的技术支撑，推动中国在材料科学、纳米技术、生物医药等领域的技术创新。

  • 提升中国在国际科学领域的竞争力: HEPS的建成将进一步提升中国在国际科学领域的竞争力，使其成为国际科学研究的重要中心之一。

常见问题解答

1. 什么是同步辐射光源？

同步辐射光源是一种利用相对论性电子在磁场中运动时产生的同步辐射光进行科学研究的装置。它能够产生高亮度、高能量、高指向性、可调谐的光束，为科学家们进行材料科学、化学、生物学、物理学等领域的研究提供了强大的工具。

2. 为什么需要第四代同步辐射光源?

第四代同步辐射光源相比于之前的第三代光源，具有更低的自然发射度、更高的亮度、更宽的能谱范围、更快的脉冲时间等特点，能够为科学家们提供更精确、更深入的研究手段，推动科学研究的快速发展。

3. HEPS的建成对中国科学研究有何意义?

HEPS的建成将为中国科学研究带来巨大的机遇，它将促进基础科学研究的突破，推动技术创新，提升中国在国际科学领域的竞争力。

4. HEPS的建设过程中有哪些技术挑战?

HEPS的建设过程充满了挑战，其核心是一台具有极低发射度的全新储存环加速器。为了实现国际一流的加速器及光源整体性能，科研团队克服了诸多技术难题，包括磁铁、电源、真空、注入、机械、准直、高频、束测、控制、定时、插入件等硬件指标的精准控制。

5. HEPS的建成将为哪些研究领域带来机遇?

HEPS将为物理学、化学、材料科学、生命科学等多个领域的科学家提供前所未有的研究平台。

6. HEPS的建成将如何推动中国高新技术产业的发展?

HEPS将为高新技术产业的发展提供强大的技术支撑，推动中国在材料科学、纳米技术、生物医药等领域的技术创新。

结论

高能同步辐射光源（HEPS）的建设是中国光科学研究的里程碑，它将为中国乃至全球科学家提供前所未有的研究平台，推动基础科学研究的快速发展。HEPS的建成将使中国成为全球三大第四代高能同步辐射光源所在地之一，并将进一步提升中国在国际科学领域的竞争力。我们有理由相信，HEPS将为中国科学研究带来巨大的机遇，并为中国高新技术产业的发展提供强劲的动力。