全球最“亮”光源！高能同步辐射光源储存环隧道设备安装正式启动

记者从中国科学院高能物理研究所获悉，2月1日，随着高能同步辐射光源（HEPS）储存环第一个预准直单元R06MP1安装就位，HEPS储存环隧道设备安装工作正式启动，标志着HEPS加速器设备安装进入攻坚阶段。

高能同步辐射光源储存环为超低发射度电子环形加速器，用于电子第三级加速，同时产生同步辐射光，电子束流能量为6000兆电子伏，水平自然发射度优于60皮米弧度，束流周长约1360.4米，是世界上第三大光源加速器、国内第一大加速器，环内面积约合20余个足球场。作为装置的重要组成部分，HEPS储存环由48个改进型混合7BA（7弯铁消色散）磁聚焦结构周期组成，每个周期长度约28米，包含37台磁铁和支架、真空、束流诊断等硬件设备。根据安装需求和磁铁分布，每个结构周期划分为3到4米不等长度的6个预安装准直单元。

为了保障束流精度，各系统设备完成加工测试后，将在实验室完成预准直单元组装、设备定温、支架标定调平与锁紧、初次全面测量、确定基准磁铁、各铁精调锁紧、再次全面测量等工作，达到预准直单元支架上磁铁的就位精度好于30微米后，运往储存环隧道安装。HEPS工程总工程师屈化民介绍，储存环隧道设备密集，周长1300余米的隧道里，总计安装288个预准直单元，合计1776台磁铁，602个BPM，1340个真空盒，相邻单元之间的就位精度需达到50微米，设备安装、准直各环节面临着极大的困难。为了更好地完成安装任务，储存环设备研制和安装团队及早组织工艺安装实验，检查设备接口关系，安装与操作空间，验证准直测量方案，确认批量安装流程，为储存环批量单元预安装准直以及隧道安装精就位奠定基础。

高能同步辐射光源（HEPS）作为中国科学院、北京市共建怀柔科学城重大科技基础设施集群的核心设施，由国家发展改革委批复立项，中科院高能所承担建设，建成后，将成为世界上发射度最低、亮度最高的第四代同步辐射光源之一，将为国家的重大战略需求和前沿基础科学研究提供技术支撑平台。HEPS装置主要由加速器、光束线及实验站构成，目前，基建总包通过竣工验收，直线加速器已完成设备安装和调试，增强器全线贯通，光束线站棚屋启动安装，HEPS已全面进入科研设备安装阶段。

高能同步辐射光源工程总指挥潘卫民介绍，HEPS储存环隧道设备安装工作正式启动，是HEPS快速向前推进的一个新起点，标志着HEPS加速器更多设备和更精密的安装开始了，HEPS进入了更广范围和更深层次的攻坚阶段，这对项目参与人员也是一个巨大的挑战。HEPS设备测试和预准直工作是在先进光源技术研发与测试平台（PAPS）进行的。PAPS是由北京市与中科院共同支持在怀柔科学城首批开建的交叉研究平台项目之一，其紧密围绕我国一系列高水平光源装置的建设和开放运行，前瞻性和系统性地开展核心技术的研发工作，为我国先进光源的建设、运行和不断提升提供了有力的技术支持和保证。

为了保障束流精度，各系统设备完成加工测试后，将在实验室完成预准直单元组装、设备定温、支架标定调平与锁紧、初次全面测量、确定基准磁铁、各铁精调锁紧、再次全面测量等工作，达到预准直单元支架上磁铁的就位精度好于30微米后，运往储存环隧道安装。HEPS工程总工程师屈化民介绍，储存环隧道设备密集，周长1300余米的隧道里，总计安装1776台磁铁，602个BPM，1340个真空盒，288个预准直单元，相邻单元之间的就位精度需达到50微米，设备安装、准直各环节面临着极大的困难。为了更好地完成安装任务，储存环设备研制和安装团队及早组织工艺安装实验，检查设备接口关系，安装与操作空间，验证准直测量方案，确认批量安装流程，为储存环批量单元预安装准直以及隧道安装精就位奠定基础。

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最“亮”的光照亮微观世界 探访高能同步辐射光源

高能同步辐射光源（HEPS）是国家重大科技基础设施建设“十三五”规划布局的大科学工程项目之一，是我国第一台高能同步辐射光源，也是世界上亮度最高的第四代同步辐射光源之一，建成后将成为世界最先进的X射线光子科学研究平台之一，作为探索物质内部结构与变化过程的强有力的科学工具，为基础科学和工程科学等领域原创性、突破性创新研究提供重要支撑。

说起光源，你会想到什么？或许是太阳、电灯，抑或是燃烧着的蜡烛……

这些光源发出的我们肉眼看得见的光，被称为可见光。不过，在光的大家族中，可见光只是其中很小的一部分，还有无线电波、微波、红外线、紫外线、软X射线、硬X射线、伽马射线等许多肉眼看不见的光。借助这些看得见、看不见的光，人类不断探索着未知世界。

在北京怀柔科学城，有一个全球最“亮”的光源正在建设之中。如同一个超大号的X光机，它可以“照亮”微观世界，通过对微观结构多维度、实时、原位表征，为物质做“体检”，揭示物质微观结构生成及演化机制。

它就是我国建设的首台第四代同步辐射光源——高能同步辐射光源（HEPS），也被称为“希望之光”。

那么，什么是高能同步辐射光源？它到底有多亮，有何特别之处，如何发挥作用？记者带您走近国家重大科技基础设施高能同步辐射光源。

从空中俯瞰，高能同步辐射光源由三栋主体建筑构成，整体外形如同一个放大镜，寓意“探测微观世界的利器”。其中，综合实验楼和用户服务楼构成“放大镜”的“手柄”，最大的圆环状建筑则是光源装置区域，如同“放大镜”的“镜框”。这个“镜框”就是高能同步辐射光源的核心建筑。建成运行后，“最亮的光”便将从这里发出，穿透未知谜团，帮助我们看清那些未曾见过的世界。

“在这个主体建筑里，分布着电子注入器（直线加速器+增强器）、电子储存环、光束线站等。”HEPS加速器物理系统负责人、中国科学院高能物理研究所研究员焦毅告诉记者。

它是这样工作的：位于源头的电子枪产生高品质的电子束，经直线加速器将电子束加速到0.5GeV的高能量，注入周长450多米的环形增强器，继续提高能量到额定的6GeV。此时的电子束无限接近光速，然后被注入至更大的圆环——周长1360米的储存环，以接近光速的速度保持运动。在储存环上的不同位置，电子束通过弯转磁铁或者各种插入件时，会沿着偏转轨道切线方向释放出稳定而且高能量、高亮度的光——同步辐射光。

“你可以把HEPS看成一个具有超精密、超快、超穿透能力的巨型X光机，就像我们在医院拍X光片可以穿透衣服、皮肤看清身体的骨肉一样，HEPS产生的小光束可以穿透物质、深入内部进行立体扫描，从分子、原子尺度观察微观世界之中的时空流变。”焦毅告诉记者。

记者了解到，X射线被视为探测物质结构的探针，其亮度越高，物质内部的微观结构便“看”得越清楚。自一百多年前伦琴发现X射线以来，科学家们不断创新技术，去获取能量更高、亮度更强的X射线。同步辐射光源就是其中一种重要的X射线源。

据了解，接近光速的带电粒子在做曲线运动时沿切线方向发出的电磁辐射，即为同步辐射光。“就像下雨时，我们快速转动雨伞，沿着雨伞边缘的切线方向会飞出一簇簇水珠。”HEPS工程常务副总指挥、中科院高能所副所长董宇辉解释说，与常规X射线相比，同步辐射光源产生的同步辐射光频谱更宽——覆盖红外光、可见光、紫外光和X射线波段，亮度更高——高出常规X光机产生的X光4至14个量级，可用于高穿透性、高时空分辨的实验，另外相干性和准直性也更好。

一直以来，我国都很重视同步辐射光源的发展建设。迄今，我国大陆地区已经完成了三代同步辐射装置的发展建设。第一代是1989年建成的依托北京正负电子对撞机的北京同步辐射装置，第二代是1990年建成的合肥同步辐射光源，第三代则是2009年建成的上海光源。开放运行以来，各装置孕育了许多重量级的科学研究成果。

既然已经有了这么多个同步辐射光源，为何还要建设HEPS？

据介绍，根据加速器中电子的能量，同步辐射光源可以分为低能、中能、高能三种，低能同步辐射光源侧重于功能研究，比如化学反应、超导电性、磁性等；中、高能同步辐射光源侧重于研究结构，可用于观察单晶生长、蛋白质分子结构、航空发动机单晶叶片的结构缺陷等。

“在HEPS之前，我国同步辐射装置均为中低能区，还没有高能光源。”焦毅告诉记者，HEPS填补了我国高能同步辐射光源的空白，也将是世界上亮度最高的第四代同步辐射光源之一。

“HEPS储存环中电子能量达6GeV，可提供300keV的高能X射线。作为第四代同步辐射光源，HEPS储存环由48个多弯铁消色散单元构成，电子发射度更低，亮度比第三代光源要高出100倍，是太阳的100万倍。”焦毅介绍，如同在黑暗处使用手电筒照明，手电筒越亮看得越清楚，HEPS可以把X光聚焦到纳米尺度，让我们更清楚地了解物质的内部结构。

（原标题《高能同步辐射光源储存环隧道设备安装正式启动》）

编辑 刘悦凌 审读 吴剑林 二审 关越 三审 詹婉容