3月27日，國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施高能同步輻射光源HEPS正式宣布啟動帶光聯(lián)調(diào)，標(biāo)志著HEPS裝置建設(shè)進(jìn)入沖刺階段。

HEPS是設(shè)計亮度世界最高的第四代同步輻射光源，也是我國第一臺高能量同步輻射光源。截止到2025年1月，經(jīng)過多輪束流調(diào)試，HEPS儲存環(huán)束流流強(qiáng)達(dá)到了40毫安以上，發(fā)射度降低到93皮米弧度。電子束流的發(fā)射度是描述電子束質(zhì)量和特性的重要參數(shù)之一，發(fā)射度越小，說明電子束在橫向的分散程度越小，電子束的運(yùn)動分布越接近于束流的軸向，束流的品質(zhì)越好，發(fā)出的同步輻射光的亮度越高。

HEPS工程總指揮潘衛(wèi)民介紹說，今年1月，HEPS還成功驗證了一種自主創(chuàng)新的注入引出機(jī)制，即基于增強(qiáng)器高能累積的置換注入。為了應(yīng)對緊密的磁聚焦結(jié)構(gòu)和超小動力學(xué)孔徑帶來的挑戰(zhàn)，HEPS利用增強(qiáng)器作為高能累積環(huán)，將儲存環(huán)中待替換的束團(tuán)引出并回注到增強(qiáng)器中，與低電荷量電子束融合，累積成高電荷量束團(tuán)，經(jīng)進(jìn)一步加速，再注入至儲存環(huán)，實現(xiàn)在軸置換注入。這種方案減小了增強(qiáng)器低能階段對單束團(tuán)電荷量的需求，同時實現(xiàn)了引出束流的循環(huán)再利用，使得HEPS加速器更加綠色環(huán)保。

HEPS首期建設(shè)14條用戶光束線站和1條測試線站，其中，硬X射線成像線站HXI是HEPS的特色線站之一，可提供高空間相干的高能X射線。2024年10月12日，HEPS儲存環(huán)W73扭擺器發(fā)射的高能同步光經(jīng)350米光束線調(diào)制抵達(dá)HXI實驗站。經(jīng)過緊張的帶光調(diào)試，線站團(tuán)隊利用鋼板預(yù)制裂紋標(biāo)樣，結(jié)合自主研發(fā)的超高像素數(shù)、高分辨、高靈敏的面探測器，開展相襯成像對比實驗。實驗結(jié)果表明，與常規(guī)光源對比，HXI線站的光穿透更深、分辨率更高，靈敏度顯著提高，可檢出的裂紋顯著增加，成像的對比度也大大提高。HEPS工程常務(wù)副總指揮董宇輝說，線站團(tuán)隊自主研發(fā)的像素數(shù)世界領(lǐng)先的高能X射線成像探測器在衍射成像模式下，單次掃描即可并行獲得幾十萬個樣品點(diǎn)的衍射信號，極大的提高了衍射成像數(shù)據(jù)獲取效率，同時該線站依托HEPS高能、低發(fā)射度的優(yōu)勢，創(chuàng)新設(shè)計插入件組，采用超長物源距，可提供能量高達(dá)300千電子伏特的高能X光，空間相干長度是國際先進(jìn)水平的3.5倍。HXI線站可實現(xiàn)難以兼得的強(qiáng)穿透且高靈敏度、大視場且高分辨X射線成像，將為航空航天工程材料研究、全腦介觀3D成像等前沿領(lǐng)域提供強(qiáng)有力的科研支撐。

同時，首期多條光束線站啟動帶光調(diào)試，開展特色樣品實驗，儲存環(huán)電子束流品質(zhì)的優(yōu)化，使得光束線站實驗質(zhì)量進(jìn)一步提升，HEPS工程正式進(jìn)入帶光聯(lián)調(diào)階段。

HEPS是我國“十三五”期間優(yōu)先建設(shè)的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施之一，是國家發(fā)展改革委批復(fù)立項，中國科學(xué)院、北京市共建懷柔科學(xué)城的核心裝置，由中國科學(xué)院高能物理研究所承擔(dān)建設(shè)，于2019年6月啟動建設(shè)，建設(shè)周期6.5年。目前，HEPS已完成了加速器和第一批光束線站的建設(shè)，并開展了多輪束流調(diào)試和帶光調(diào)試。

HEPS航拍圖（2024年8月拍攝）

2023年3月，直線加速器出束。

2023年11月，增強(qiáng)器出束。

2024年7月，儲存環(huán)和前端區(qū)設(shè)備完成全環(huán)封接。

2024年8月，儲存環(huán)出束。

首期建設(shè)14條用戶線站和1條測試線站。

2024年10月12日，HEPS儲存環(huán)W73扭擺器發(fā)射的高能同步光經(jīng)350米光束線調(diào)制抵達(dá)HXI實驗站。

2025年1月12日，儲存環(huán)束流發(fā)射度優(yōu)化為93皮米弧度。

2025年1月2日，HEPS儲存環(huán)成功實現(xiàn)基于增強(qiáng)器高能累積的置換注入。

原文鏈接：高能同步輻射光源裝置啟動帶光聯(lián)調(diào)--中國科學(xué)院高能物理研究所