近日，國家重大科技基礎(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試，這是繼2024年底實(shí)現(xiàn)shine注入器性能測試驗(yàn)收后束流調(diào)試的又一里程碑式進(jìn)展。

測試專家組由來自中國科學(xué)院近代物理研究所、北京大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所、清華大學(xué)、中國科學(xué)院高能物理研究所、中國工程物理研究院的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)自測報(bào)告，討論確定了測試大綱，并進(jìn)行了現(xiàn)場測試。測得束團(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1.3ghz超導(dǎo)模組、進(jìn)行束流縱向能量分布線性化的兩臺3.9ghz超導(dǎo)模組、將束團(tuán)長度壓縮以獲得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段形成了一臺完整的幾百mev的超導(dǎo)直線加速器，其束流調(diào)試是對裝置整體物理設(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。

中國科學(xué)院上海高等研究院

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上觀號作者：上海科技