加速器是光源的主體，負(fù)責(zé)為光束線站提供高品質(zhì)的同步光。HEPS加速器由儲(chǔ)存環(huán)、增強(qiáng)器和直線加速器三臺(tái)獨(dú)立的加速器，以及連接這三臺(tái)加速器的3條輸運(yùn)線組成。HEPS整個(gè)加速器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。 

　　　圖1 HEPS儲(chǔ)存環(huán)、增強(qiáng)器及輸運(yùn)線的布局  

　　　　【儲(chǔ)存環(huán)】HEPS加速器的主要部分為一個(gè)超低發(fā)射度電子儲(chǔ)存環(huán)，其周長(zhǎng)為1360.4m，束流能量為6GeV，最高流強(qiáng)200mA，全環(huán)由48個(gè)改進(jìn)型混合7BA單元組成，來(lái)實(shí)現(xiàn)小于等于60pm·rad的水平自然發(fā)射度。儲(chǔ)存環(huán)的硬件系統(tǒng)主要包括由二極鐵、四極鐵、六極鐵、八極鐵、獨(dú)立校正鐵、以及校正線圈等組成的磁鐵系統(tǒng)和相應(yīng)的磁鐵電源系統(tǒng)，還有真空系統(tǒng)、高頻系統(tǒng)（基頻及三倍頻系統(tǒng)）、束流診斷系統(tǒng)、注入引出系統(tǒng)，插入件系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，以及各種元件的支架和底座組成。  

　　　　【增強(qiáng)器】增強(qiáng)器是一個(gè)電子同步加速器，它是儲(chǔ)存環(huán)的滿能量注入器，采用4重對(duì)稱的FODO磁聚焦結(jié)構(gòu)，周長(zhǎng)約454.5m，由磁鐵系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、高頻系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及束測(cè)系統(tǒng)等構(gòu)成。它將電子束流從500MeV加速到6GeV。在6GeV時(shí)，將儲(chǔ)存環(huán)回注來(lái)的束流與升能后的束流匯合，完成電荷量的累積，之后重新注入到儲(chǔ)存環(huán)中，從而實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存環(huán)運(yùn)行所需的束流流強(qiáng)。  

　　　　【直線加速器】直線加速器是增強(qiáng)器的注入器，全長(zhǎng)約49m，采用長(zhǎng)壽命且高穩(wěn)定性的熱陰極電子槍、技術(shù)成熟的常規(guī)聚束系統(tǒng)、S波段常溫等梯度行波加速結(jié)構(gòu)、功率源系統(tǒng)、以及微波幅度和相位控制系統(tǒng)等。輸出束流的能量為500MeV，宏脈沖重復(fù)頻率50Hz、半高全寬1.1ns、設(shè)計(jì)電荷量7nC。  

　　　　【低能輸運(yùn)線】低能輸運(yùn)線長(zhǎng)約25m，用來(lái)連接直線加速器和增強(qiáng)器，并將在直線加速器輸出的能量為500MeV的束流輸送到增強(qiáng)器中。  

　　　　【高能輸運(yùn)線】HEPS有兩條高能輸運(yùn)線，它們結(jié)構(gòu)類似，每條長(zhǎng)約105m。其中一條輸運(yùn)線將儲(chǔ)存環(huán)中的束流引出并回注到增強(qiáng)器中，和增強(qiáng)器內(nèi)完成升能的束流匯合；另一條將融合后的束流傳輸并注入到儲(chǔ)存環(huán)中。  

　　表1 HEPS加速器的主要設(shè)計(jì)和驗(yàn)收指標(biāo) 　　

　　　　【建設(shè)難點(diǎn)】 　　  

　　HEPS儲(chǔ)存環(huán)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)低于0.06nm×rad的水平自然發(fā)射度，因此采用了改進(jìn)型混合7BA結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)需要超高強(qiáng)度的四極磁鐵和六極磁鐵，其結(jié)果就是動(dòng)力學(xué)孔徑很小以及對(duì)誤差特別敏感。而且，束流橫向尺寸的大幅減小，對(duì)束流位置穩(wěn)定性就提出了更高的要求。這些因素都大大增加了設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行的難度，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：  

　　　　（1）    主要磁鐵的準(zhǔn)直精度需要好于20μm以降低安裝誤差帶來(lái)的影響；需要極高的磁鐵設(shè)計(jì)和加工精度以實(shí)現(xiàn)超高強(qiáng)度和好場(chǎng)區(qū)的要求；要求好于10ppm的超高磁鐵電源穩(wěn)定度；  

　　　　（2）    超高強(qiáng)度的六極磁場(chǎng)具有很強(qiáng)的非線性效應(yīng)，使得儲(chǔ)存環(huán)動(dòng)力學(xué)孔徑很小，難以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的離軸注入方式，因此需要研制高精度、短脈沖的在軸注入系統(tǒng)；增強(qiáng)器的高能電荷積累及回注也是本裝置的建設(shè)難點(diǎn)；  

　　　　（3）    由于光源點(diǎn)的束流橫向（特別是垂直方向）尺寸往往在1μm左右，而用戶需要光源點(diǎn)的位置穩(wěn)定度好于束流尺寸的10%，即要求實(shí)現(xiàn)好于0.1μm量級(jí)的軌道穩(wěn)定性，這不僅對(duì)束流位置測(cè)量系統(tǒng)和快軌道反饋系統(tǒng)提出了很高的要求，也要求對(duì)加速器隧道地基采用特殊的工藝來(lái)消除微振動(dòng)對(duì)束流的影響。