硬X射線自由電子激光裝置直線加速器建設(shè)取得重大階段性進(jìn)展

　　【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——硬X射線自由電子激光裝置直線加速器建設(shè)取得重大階段性進(jìn)展。2025年11月2日至3日，硬 X 射線自由電子激光裝置(SHINE)直線加速器L1/BC1段順利通過項(xiàng)目經(jīng)理部組織的束流性能工藝測(cè)試，這是繼2024年底實(shí)現(xiàn)SHINE注入器性能測(cè)試驗(yàn)收后束流調(diào)試的又一里程碑式進(jìn)展。
 

　　測(cè)試專家組由來自中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所、北京大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所、清華大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所、中國(guó)工程物理研究院的11位專家組成。專家組聽取了SHINE直線加速器L1/BC1段研制情況報(bào)告和束流參數(shù)自測(cè)報(bào)告，討論確定了測(cè)試大綱，并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。測(cè)得束團(tuán)電荷量54.6 pC情況下，峰值流強(qiáng)56.4 A，束流能量273.5 MeV，歸一化投影發(fā)射度0.54/0.34 mm·mrad(水平/垂直)，歸一化切片發(fā)射度0.31 mm·mrad，束團(tuán)重復(fù)頻率達(dá)到1000 Hz。測(cè)試結(jié)果表明，硬X射線自由電子激光裝置L1/BC1段建成出束，束流性能和射頻系統(tǒng)幅相穩(wěn)定性均達(dá)到階段驗(yàn)收指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了硬X射線自由電子激光裝置直線加速器整體工藝的全流程驗(yàn)證，為后續(xù)裝置的全面建成奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
 

　　隨后，調(diào)試團(tuán)隊(duì)繼續(xù)攻關(guān)，使用自研驅(qū)動(dòng)激光系統(tǒng)，完成了注入器100pC/1MHz設(shè)計(jì)目標(biāo)的高重頻運(yùn)行測(cè)試，并進(jìn)行了穩(wěn)定出束超過1小時(shí)的烤機(jī)，束流及各硬件系統(tǒng)運(yùn)行良好。同時(shí)，完成了L1/BC1段100pC/100A首輪束流參數(shù)調(diào)試，歸一化投影發(fā)射度達(dá)1.13/1.32 mm·mrad(水平/垂直)。
 

　　作為 SHINE 超導(dǎo)直線加速器的核心功能段，L1/BC1段主要包括：將電子束加速至330MeV以上的兩臺(tái)1.3GHz超導(dǎo)模組、進(jìn)行束流縱向能量分布線性化的兩臺(tái)3.9GHz超導(dǎo)模組、將束團(tuán)長(zhǎng)度壓縮以獲得50A以上峰值流強(qiáng)的一套可移動(dòng)磁壓縮器。經(jīng)過七個(gè)月緊鑼密鼓的設(shè)備安裝，L1/BC1段束流調(diào)試于8月17日正式啟動(dòng)，并于當(dāng)晚實(shí)現(xiàn)束流整體貫通。在隨后兩個(gè)多月的調(diào)束攻堅(jiān)中，團(tuán)隊(duì)克服了束流調(diào)試與硬件設(shè)備同步安裝帶來的多重挑戰(zhàn)，在大規(guī)模低溫系統(tǒng)、超導(dǎo)加速模組集成應(yīng)用、高精度低電平控制技術(shù)等關(guān)鍵領(lǐng)域取得了一系列重大技術(shù)突破，最終成功實(shí)現(xiàn)束流參數(shù)全面達(dá)標(biāo)，并進(jìn)入穩(wěn)定出束運(yùn)行階段。
 

　　SHINE的注入器和主加速器L1/BC1段形成了一臺(tái)完整的幾百M(fèi)eV的超導(dǎo)直線加速器，其束流調(diào)試是對(duì)裝置整體物理設(shè)計(jì)、超導(dǎo)加速模組等核心設(shè)備制造、地下隧道的設(shè)備機(jī)電復(fù)雜安裝、技術(shù)系統(tǒng)集成與聯(lián)調(diào)的總檢驗(yàn)和總驗(yàn)收，束流調(diào)束成功為建成8GeV連續(xù)波超導(dǎo)直線加速器鋪平了道路。
 

　　中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院作為項(xiàng)目主要建設(shè)單位之一，負(fù)責(zé)建設(shè)硬X射線自由電子激光裝置的超導(dǎo)直線加速器、波蕩器、低溫工廠和裝置公用設(shè)施，參與建設(shè)SHINE束線站工程。目前，建設(shè)團(tuán)隊(duì)正在加緊進(jìn)行SHINE直線加速器L2/BC2和L3段以及束流分支線和FEL-II波蕩器線的設(shè)備安裝和調(diào)試，以期在2026年8月前獲得4GeV的電子束流并在軟X射線波段實(shí)現(xiàn)首次出光。