硬X射线自由电子激光装置直线加速器建设取得重大阶段性进展

近日，国家重大科技基础设施——硬x射线自由电子激光装置直线加速器建设取得重大阶段性进展。2025年11月2日至3日，硬 x 射线自由电子激光装置（shine）直线加速器l1/bc1段顺利通过项目经理部组织的束流性能工艺测试，这是继2024年底实现shine注入器性能测试验收后束流调试的又一里程碑式进展。

测试专家组由来自中国科学院近代物理研究所、北京大学、中国科学技术大学、中国科学院大连化学物理研究所、清华大学、中国科学院高能物理研究所、中国工程物理研究院的11位专家组成。专家组听取了shine直线加速器l1/bc1段研制情况报告和束流参数自测报告，讨论确定了测试大纲，并进行了现场测试。测得束团电荷量54.6 pc情况下，峰值流强56.4 a，束流能量273.5 mev，归一化投影发射度0.54/0.34 mm·mrad(水平/垂直)，归一化切片发射度0.31 mm·mrad，束团重复频率达到1000 hz。测试结果表明，硬x射线自由电子激光装置l1/bc1段建成出束，束流性能和射频系统幅相稳定性均达到阶段验收指标，实现了硬x射线自由电子激光装置直线加速器整体工艺的全流程验证，为后续装置的全面建成奠定了坚实基础。

随后，调试团队继续攻关，使用自研驱动激光系统，完成了注入器100pc/1mhz设计目标的高重频运行测试，并进行了稳定出束超过1小时的烤机，束流及各硬件系统运行良好。同时，完成了l1/bc1段100pc/100a首轮束流参数调试，归一化投影发射度达1.13/1.32 mm·mrad（水平/垂直）。

作为 shine 超导直线加速器的核心功能段，l1/bc1段主要包括：将电子束加速至330mev以上的两台1.3ghz超导模组、进行束流纵向能量分布线性化的两台3.9ghz超导模组、将束团长度压缩以获得50a以上峰值流强的一套可移动磁压缩器。经过七个月紧锣密鼓的设备安装，l1/bc1段束流调试于8月17日正式启动，并于当晚实现束流整体贯通。在随后两个多月的调束攻坚中，团队克服了束流调试与硬件设备同步安装带来的多重挑战，在大规模低温系统、超导加速模组集成应用、高精度低电平控制技术等关键领域取得了一系列重大技术突破，最终成功实现束流参数全面达标，并进入稳定出束运行阶段。

shine的注入器和主加速器l1/bc1段形成了一台完整的几百mev的超导直线加速器，其束流调试是对装置整体物理设计、超导加速模组等核心设备制造、地下隧道的设备机电复杂安装、技术系统集成与联调的总检验和总验收，束流调束成功为建成8gev连续波超导直线加速器铺平了道路。

中国科学院上海高等研究院作为项目主要建设单位之一，负责建设硬x射线自由电子激光装置的超导直线加速器、波荡器、低温工厂和装置公用设施，参与建设shine束线站工程。目前，建设团队正在加紧进行shine直线加速器l2/bc2和l3段以及束流分支线和fel-ii波荡器线的设备安装和调试，以期在2026年8月前获得4gev的电子束流并在软x射线波段实现首次出光。

来源：中国科学院上海高等研究院

编辑：拾

上观号作者：上海科技