中国将建成全球最亮X射线光源

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    中国将建成全球最亮X射线光源
    发布日期:2025-04-12 09:18    点击次数:171

    参考消息网4月2日报道据香港《南华早报》网站3月31日报道,在北京市中心以北约50公里处,即将建成预计会成为全球最亮X射线光源的装置,并将于今年晚些时候投入使用,为从材料科学到生物医学和物理学等领域的研究提供动力。

    高能同步辐射光源(HEPS)将产生从光子密度角度讲比太阳表面亮一万亿倍的光束,这要归因于它们的高度聚焦和精度。该装置的主要研发单位中国科学院高能物理研究所表示,它将超过欧洲、亚洲和美国的类似设施。

    HEPS工程总指挥潘卫民3月27日对媒体说:“一旦HEPS达到设计亮度,它将能够以前所未有的细节揭示微观世界。它提供了一件强大的工具来揭示物质微观结构生成及演化机制。”

    潘卫民说,该装置已经启动带光联调,标志着开始用真正的光子束进行联合调试——这个阶段是在试运行开始之前对机器进行微调的关键阶段。

    自20世纪70年代以来,世界各地已建造70多个光源,以帮助科学家深入了解物质内部结构。

    这些大型装置的工作原理是将电子加速到接近光速,并用强大的磁铁引导它们。当电子改变方向时,它们会发射出高能光粒子,研究人员利用它们探测材料的原子和分子结构。

    HEPS是所谓的第四代同步辐射光源,这是重大技术飞跃,它使用超低发射度储存环来保持电子束流的聚焦和稳定。这使得科学家们能够观察比以往更小的结构、更快的过程和更弱的信号。

    HEPS的设计亮度大约比现有的第四代装置——比如位于法国格勒诺布尔的欧洲同步加速辐射中心名为ExtremelyBrilliantSource(极亮X射线源)的光源装置——高一个数量级。

    潘卫民和他的团队在开发HEPS的核心组件时强调了自主创新和技术自主。

    据中科院高能物理所介绍,其中一个例子是一种创新的注入引出机制,可以提高加速器的效率,同时使加速器更加绿色环保。HEPS不会在使用低能电子束后将其丢弃,而是将它们与新的粒子合并重新加速。

    这种方法降低了能源需求,提高了光束质量,并有助于克服该装置紧密排列的磁性结构的限制。

    HEPS总投资48亿元人民币,是中国“十三五”规划中优先发展的国家重大科技基础设施项目之一。该项目于2019年6月启动建设,预计工期为6年多一点。到目前为止,加速器和首批光束线站的建设已经完成。

    HEPS还将作为上海同步辐射光源(SSRF)亟需的补充,上海光源是中国第三代旗舰光源之一。自2009年推出以来,SSRF已服务超过1万名用户,每年支持数千个实验。

    虽然SSRF现在总共拥有34条光束线和46个实验站,但需求仍然很高。一些光束线提前几个月就预定完了,申请使用光束线的竞争非常激烈,而HEPS恰恰有望帮助缓解这一压力。(编译/冯雪)



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