2025年3月27日，國(guó)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(dòng)帶光聯(lián)調(diào)，標(biāo)志著HEPS裝置建設(shè)進(jìn)入沖刺階段。
作為北京懷柔科學(xué)城重大科技基礎(chǔ)設(shè)施集群的核心設(shè)施，HEPS由國(guó)家發(fā)展改革委批復(fù)立項(xiàng)，中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所承擔(dān)建設(shè)，建成后將是世界上設(shè)計(jì)亮度最高的第四代同步輻射光源之一，將為先進(jìn)材料、航空航天、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域前沿研究提供有力支撐。
HEPS是設(shè)計(jì)亮度世界最高的第四代同步輻射光源，也是我國(guó)第一臺(tái)高能量同步輻射光源。截止到2025年1月，經(jīng)過(guò)多輪束流調(diào)試，HEPS儲(chǔ)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(shuō)明電子束在橫向的分散程度越小，電子束的運(yùn)動(dòng)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(shuō)，今年1月，HEPS還實(shí)現(xiàn)了一種創(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(duì)緊密的磁聚焦結(jié)構(gòu)和超小動(dòng)力學(xué)孔徑帶來(lái)的挑戰(zhàn)，HEPS利用增強(qiáng)器作為高能累積環(huán)，將儲(chǔ)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(chǔ)存環(huán)，實(shí)現(xiàn)在軸置換注入。這種方案減小了增強(qiáng)器低能階段對(duì)單束團(tuán)電荷量的需求，同時(shí)實(shí)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(hù)光束線(xiàn)站和1條測(cè)試線(xiàn)站，其中，硬X射線(xiàn)成像線(xiàn)站HXI是HEPS的特色線(xiàn)站之一，可提供高空間相干的高能X射線(xiàn)。2024年10月12日，HEPS儲(chǔ)存環(huán)W73扭擺器發(fā)射的高能同步光經(jīng)350米光束線(xiàn)調(diào)制抵達(dá)HXI實(shí)驗(yàn)站。經(jīng)過(guò)緊張的帶光調(diào)試，線(xiàn)站團(tuán)隊(duì)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?cái)?shù)、高分辨、高靈敏的面探測(cè)器，開(kāi)展相襯成像對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與常規(guī)光源對(duì)比，HXI線(xiàn)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(duì)比度也大大提高。
HEPS工程常務(wù)副總指揮董宇輝說(shuō)，線(xiàn)站團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的像素?cái)?shù)世界領(lǐng)先的高能X射線(xiàn)成像探測(cè)器在衍射成像模式下，單次掃描即可并行獲得幾十萬(wàn)個(gè)樣品點(diǎn)的衍射信號(hào)，極大地提高了衍射成像數(shù)據(jù)獲取效率，同時(shí)該線(xiàn)站依托HEPS高能、低發(fā)射度的優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)插入件組，采用超長(zhǎng)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(zhǎng)度是國(guó)際先進(jìn)水平的3.5倍。HXI線(xiàn)站可實(shí)現(xiàn)難以兼得的強(qiáng)穿透且高靈敏度、大視場(chǎng)且高分辨X射線(xiàn)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(shí)，首期多條光束線(xiàn)站啟動(dòng)帶光調(diào)試，開(kāi)展特色樣品實(shí)驗(yàn)，儲(chǔ)存環(huán)電子束流品質(zhì)的優(yōu)化，使得光束線(xiàn)站實(shí)驗(yàn)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(guó)“十三五”期間優(yōu)先建設(shè)的國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施之一，是國(guó)家發(fā)展改革委批復(fù)立項(xiàng)，中國(guó)科學(xué)院、北京市共建懷柔科學(xué)城的核心裝置，由中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所承擔(dān)建設(shè)，于2019年6月啟動(dòng)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(xiàn)站的建設(shè)，并開(kāi)展了多輪束流調(diào)試和帶光調(diào)試。
