科学通报|高能同步辐射光源建设进展

中国科学院高能物理研究所潘卫民研究员等人在《科学通报》发表封面文章，介绍了国家“十三五”重大科技基础设施项目“高能同步辐射光源”的建设进展。项目主体包括加速器（包括直线加速器、增强器和储存环）、14条用户实验线站，现已完成直线加速器和增强器的调束及验收，达到了设计指标；储存环正在调束中，2024年10月已发出第一束光，目前做出了一批体现第四代高能光源特点的光束线实验和出色的样品实验成果。装置建成后将是世界上最亮的同步辐射光源之一。

高能同步辐射光源（ HEPS ）是国家发改委批准建设的 “ 十三五 ” 国家重大科技基础设施项目，由中国科学院高能物理研究所承建， 2019 年 6 月于北京市怀柔科学城开工建设，建设周期 6.5 年，主要建设内容包括加速器、光束线站、配套土建工程及辅助设施等，旨在建造一台高能区、高亮度的第四代同步辐射光源，提供高品质硬 X 射线束，作为科学研究重要的 “ 探针 ” ，可广泛应用于从纳米级的单原子水平到宏观尺度的研究。

自开工建设以来，项目团队先后完成了土建和辅助设施的建设，之后依据工程计划进行了加速器的安装：于 2022 年 3 月开始直线加速器隧道内的批量设备的安装，历时 2.5 个月完成所有设备的精就位。增强器和储存环分别于 2022 年 8 月和 2023 年 2 月开始隧道内的安装，分别历时 5 个月和 16 个月完成闭环并满足在线调试的条件。在完成设备在线调试和老练之后，直线加速器和增强器先后进行了束流调试，分别于 2023 年 6 月和 11 月达到设计指标并通过验收。

HEPS 是一台基于准衍射极限储存环的高能区第四代同步辐射装置，主要包括一台能量为 0.5 GeV 直线加速器、一台能量为 0.5~6.0 GeV 增强器和一台能量为 6.0 GeV 储存环，以及首期建设的14条用户实验线站，建成后将是世界上四大高能同步辐射光源之一，关键指标处于世界同类装置的领先地位。目前，HEPS直线加速器已经实现了单束团电荷量超过 7 nC 、发射度小于 60 nm·rad 、能量稳定度好于 0.01% 的稳定供束。HEPS增强器是中国能量和单束团电荷量最高的满能量注入器，项目团队成功解决了因高单束团电荷量带来的诸如束团集体效应、俘获和传输效率等问题，单束团电荷量超过 5nC 。在世界同能量级别的增强器中，HEPS增强器的发射度最小，意味着可以更加有效地为储存环提供束流。它也可以储存环模式稳定运行，相比于其他增强器类正弦的能量变化方式，具有更高灵活性和可调控性，可为多种加速器物理和同步辐射研究提供平台。HEPS储存环采用当前最先进的混合 7BA 磁聚焦结构，理论发射度 35 pm·rad ，安装适当的波荡器可以获得 2×1022 ph·s−1·mm−2·mrad−2·(0.1%BW)−1 、能量高达 300 keV 的光子束，均在世界上处于领先地位。

HPES 建成后将是世界上最亮的同步辐射光源之一，成为一个重要的科学研究平台。作为一台高能区的、具有超低电子束流发射度和超高光源亮度的第四代同步辐射光源，HEPS产生的光子束具有高能量、高亮度、高穿透性、高准直性、偏振性以及高时空分辨率等突出特点，可以在宏观、介观和微观等尺度进行精细、实时的结构分析和研究，为高端工程材料、生物医学、地质学、能源与环境、物理与化学工业以及微电子等领域的研究提供有力支撑。

潘卫民, 李京祎, 焦毅. 高能同步辐射光源建设进展. 科学通报, 2025, 70: 60–69,

https://doi.org/10.1360/TB-2024-0797

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