电子储存环应用 “跑道”建设成功！高能同步辐射光源储存环实现束流存储|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

“跑道”建设成功！高能同步辐射光源储存环实现束流存储

速度接近光速的电子束，从增强器的出口射出，并在1776块磁铁的“指挥”下，沿着周长约1360米的储存环“跑道”飞奔。一束、两束、三束，一圈、两圈、三圈……越来越多的电子束有序加入奔跑的队伍。8月19日，记者从中国科学院高能物理研究所获悉，经过数周调试，位于怀柔科学城的高能同步辐射光源（HEPS）储存环流强超过10毫安，标志着高能同步辐射光源加速器建设成功，进入了调束快行道。

HEPS是我国乃至亚洲首台第四代同步辐射光源，也是全球首批10皮米弧度量级自然发射度的光源之一，建成后，它将发射比太阳亮度高1万亿倍的光，照亮微观世界。而要实现这一目标，建设一台具有超低发射度的全新储存环加速器是工程的核心工作。

HEPS的外观像一柄“放大镜”，储存环则是其“镜框”部分。今年7月，储存环完成全部设备研制和安装，随后启动并完成了多系统联合调试。1776块磁铁、2500余台电源、578个电子束流位置探测器……高能同步辐射光源工程总指挥、中国科学院高能物理研究所研究员潘卫民细数每一个节点，要让高能电子在1360米的真空室中稳定奔跑，相关的控制信号超过10万路。“任何一个微小的硬件错误，比如一个硬阻拦或设备安装错位，都会影响电子束的轨迹。”

“即使所有磁铁前期准直到位，在轨道校正前，仍然无法实现稳定闭轨。同时，体量如此庞大的装置在建设安装过程中，管道内任何一个硬阻拦，都会阻碍电子束的前进。”高能同步辐射光源加速器部副主任焦毅说，在调束启动前，物理调束团队与各硬件系统交叉协作，完成了加速器联调，为调束做了充足准备。

7月23日，储存环正式开机调束。第一束高能电子“侦察兵”率先出发，踏上了巨大的环形“跑道”。焦毅和同事紧盯屏幕上跳动的数据，密切关注电子向前传输的距离。别看储存环的周长以千米为单位计算，高能电子的“跑道”直径仅相当于大拇指粗细，最狭窄处两台切割磁铁的垂直物理孔径仅两三毫米，细如发丝的电子束需要准确“穿针”而过。“我们的目标，就是让高能电子在跑动过程中尽可能聚焦，减少‘碰壁’损失，实现更高的流强。”

出乎所有人的预料，原本预期持续1周的工作，调束团队仅用了不到1天，就实现了单束团电子束绕储存环的首次循环贯通。“可能是越努力的人运气就越好一点吧。我们没有遇到任何大的硬阻拦，磁铁的准直工作也做得非常好！”随着束流稳步前进，中央控制室内掌声此起彼伏。当“侦察兵”成功跑完一整圈，焦毅和同事们都激动不已。

对于这个过程，中国工程院院士、高能同步辐射光源科学技术委员会主任、储存环调束总顾问陈森玉用“零‘故事’”来概括。“设备太多，查起来太难，哪怕是再细心的人也会出错。全世界范围内的加速器，还没有哪一台敢说自己没有‘故事’的，但我们可以很自豪地说，HEPS储存环没有。”

当然，首圈循环贯通的成功只是一个开始，接近光速的高能电子，每秒能在储存环内跑上近20万圈，每一圈都是一次新的、高难度的“穿针引线”。“过程中电子难免会跑偏，我们要通过磁场温柔地调节它的轨迹，如果一次用力过大，电子可能会被踢开，最后丢掉。”最近一个月，焦毅和同事都是连轴转。“中间其实也经历了一些反复，有时候一天下来，尝试了各种手段，束流就是不向前走，好在最终都克服了。”

7月29日，单束团电子束循环超过10圈；8月6日，实现单束团电子束存储，流强约60微安，寿命超过1分钟；8月18日，成功存储35个束团，流强达到12毫安……“调束团队在很短的时间内，就取得了很好的成果，可以说几乎没有走一点弯路。”陈森玉感慨。

“刚刚翻过了一座山，后面还有更多山峰等待着我们攀登，可以说每天都有新的问题要解决。”在短暂的兴奋后，焦毅和团队将继续投身调束工作。目前电子束流可以在储存环内稳定存在100秒以上，即高能电子在环内可以稳定跑上几千万圈。要为用户提供稳定、可靠的同步辐射光，在接下来的几个月中，调束团队还将提升和优化电子束流流强、寿命等参数，力争尽早为光束线站供光。