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——展翅騰飛看懷柔

(資料圖)

【展翅騰飛看懷柔】專欄

今天又和大家見面了

今年的“我”有些特別

會通過話題互動的方式

和大家一起看懷柔

快快動起來

有大獎等著你

小編再問個問題

在生活中

如果觀察肉眼可見、體積較小的物品時

你會用到什么？

答案：放大鏡

在科學的世界當中

當我們要觀察微觀世界時

同樣需要一個放大鏡

在懷柔科學城

就有這樣一個裝置

高能同步輻射光源

建筑外形像一個放大鏡

它可以探索微觀世界

近日

該裝置又有了新進展

儲存環(huán)隧道設備安裝正式啟動

今天

跟著記者走近

國家重大科技基礎設施

高能同步輻射光源

探索它的奧秘

↑高能同步輻射光源（效果圖）

高能同步輻射光源（HEPS），也被稱為“希望之光”。是我國建設的首臺第四代同步輻射光源。它如同一個超大號的X光機，可以“照亮”微觀世界，通過對微觀結(jié)構多維度、實時、原位表征，為物質(zhì)做“體檢”，揭示物質(zhì)微觀結(jié)構生成及演化機制。這個全球最“亮”的光源正在建設之中，計劃2025年建成。

↑高能同步輻射光源

該裝置位于園區(qū)核心區(qū)域，從空中俯瞰，高能同步輻射光源由三棟主體建筑構成，整體建筑外形酷似一個放大鏡，寓意“探測微觀世界的利器”。其中，綜合實驗樓和用戶服務樓構成“放大鏡”的“手柄”，最大的圓環(huán)狀建筑則是光源裝置區(qū)域，如同“放大鏡”的“鏡框”。

↑高能同步輻射光源

走進HEPS的實驗大廳，給人的感覺就像進了體育館，有著長長的跑道，這里是各光束線站的位置所在。光束線站是HEPS的主體部分之一，是HEPS服務用戶的客戶端，也是科研人員利用光源開展科學研究、產(chǎn)出科研成果的地方。

↑實驗大廳（酷似跑道）

屏蔽墻也十分與眾不同，與我們平時見到的平整墻面不同，每隔一段距離，這個屏蔽墻就會有一個“鋸齒”狀凸出，“鋸齒”上有一個45公分見方的小“窗戶”。這是前端區(qū)的出光孔，是連接儲存環(huán)和實驗站的“橋梁”。同步光將從這個孔射出，根據(jù)實驗需求經(jīng)調(diào)制后進入實驗站供各領域用戶開展科學實驗。

↑出光孔（圖中紅色箭頭所指部分）

在這個主體建筑里，分布著電子注入器（直線加速器+增強器）、電子儲存環(huán)、光束線站等，目前，直線加速器和增強器設備安裝基本完成，電子儲存環(huán)在2月1日已經(jīng)啟動安裝。

↑直線加速器

有了接近于光速

沿環(huán)形運動電子束

才能得到高質(zhì)量的光源

電子束又是從何而來呢？

先來認識一下電子槍

↑電子槍

電子槍產(chǎn)生高品質(zhì)的電子束，經(jīng)直線加速器將電子束加速到0.5GeV的高能量，注入周長450多米的環(huán)形增強器，繼續(xù)提高能量到額定的6GeV。此時的電子束接近光速，然后被注入至更大的圓環(huán)——周長1360米的儲存環(huán)，以接近光速的速度保持運動。在儲存環(huán)上的不同位置，電子束通過彎轉(zhuǎn)磁鐵或者各種插入件時，會沿著偏轉(zhuǎn)軌道切線方向釋放出穩(wěn)定而且高能量、高亮度的光——同步輻射光。

↑增強器

據(jù)了解，接近光速的帶電粒子在做曲線運動時沿切線方向發(fā)出的電磁輻射，即為同步輻射光。就像下雨時，我們快速轉(zhuǎn)動雨傘，沿著雨傘邊緣的切線方向會飛出一簇簇水珠。

“你可以把HEPS看成一個具有超精密、超快、超穿透能力的巨型X光機，就像我們在醫(yī)院拍X光片可以穿透衣服、皮膚看清身體內(nèi)臟和骨骼，幫助醫(yī)生診斷。HEPS產(chǎn)生的小光束可以穿透物質(zhì)、深入內(nèi)部進行立體掃描，從分子、原子尺度觀察微觀世界之中的時空流變，協(xié)助科研人員研究物質(zhì)微觀機理，助力國家需求和科學前沿研究?！惫ぷ魅藛T告訴記者。

↑磁鐵

在已經(jīng)完成主體設備安裝的增強器隧道中，一眼望去，你會被許多五顏六色、形狀各異的“大家伙”所吸引。“這是磁鐵系統(tǒng)，第四代同步輻射光源中最為關鍵的系統(tǒng)之一，控制著電子的方向。”工作人員介紹，加速器絕大多數(shù)能看到的設備都是磁鐵。在環(huán)形增強器中，僅磁鐵就有數(shù)百塊。而在儲存環(huán)中，使用的磁鐵數(shù)量將超過1700塊。

記者了解到，不同顏色的磁鐵具有不同的功能。比如，紅色的長方體狀磁鐵是二極鐵，可以讓電子“轉(zhuǎn)彎”；藍色的有四個極頭的磁鐵是四極鐵，可以把那些“想往外跑”的電子拉回“正途”、與其他電子抱得更緊；六極、八極磁鐵則是為了讓電子束流運動更加穩(wěn)定。

↑二極磁鐵

經(jīng)過加速的電子束最后到達儲存環(huán)，儲存環(huán)與實驗大廳一墻之隔，連接儲存環(huán)和實驗站的就是經(jīng)過出光口的光束線。

HEPS儲存環(huán)加速器的束流軌道周長約為1360.4m，電子束流能量為6GeV，亮度高于1×10^22 phs/s/mm^2/mrad^2/0.1%BW，通過采用7BA彎鐵消色散的結(jié)構單元，實現(xiàn)電子束流的水平自然發(fā)射度優(yōu)于60pm·rad，提供高相干性等特點的同步輻射光，這也是第四代衍射極限光源的主要特點。

↑儲存環(huán)

目前

實驗大廳

光束線站棚屋啟動安裝

U型前端區(qū)設備啟動試安裝

首臺自主研制的

鏡箱和單色器順利通過出廠驗收

高精度晶體加工和檢測技術取得階段進展

↑光束線站棚屋

項目正加快建設

期待高能光源的第一束光

懷柔科學城這座倡導

“科學+城”理念的

綜合性國家科學中心

已經(jīng)展現(xiàn)在大眾面前

隨著一個個重點項目封頂、竣工

大科學裝置進入試運行

一批批科研人員入駐

科研項目取得新進展、新突破

懷柔科學城正翻開加速建設的嶄新篇章

圖文編輯：賽男