《高能第四代同步加速器极亮光源》

  • 来源专题:重大科技基础设施领域知识集成服务平台
  • 编译者: 魏韧
  • 发布时间:2020-09-14
  • 第一批电子已按计划注入新的欧洲同步辐射光源(ESRF)极亮光源存储环。这是第一个第四代高能同步辐射光源——极亮光源(EBS)建设道路上的重要里程碑,它标志着在ESRF现有设施的基础上成功完成了全球独一无二的加速器的建造和安装工作,也标志着新一代高能同步加速器的调试阶段的开始。
    12月2日,各个团队都在ESRF的控制室里仔细监测新的EBS储存环的第一批电子。第一批电子循环是一个巨大的成就,对于整个同步加速器用户群体来说,是值得骄傲的。极亮光源现在开始活跃起来,这是迈向新一代硬X射线源的重要里程碑,它将成为国际科学界推动科学前沿不可或缺的工具。
    在首次注入电子之后,研究小组将在接下来的几周内努力优化束流参数,提高电流,并使用束流调节储存环真空系统。
    接下来要做的工作包括:
    •2020年3月2日之前进行储存环调试,获得重启实验计划所需的束流参数,
    •2020年3月2日至8月24继续进行储存环调试,并重新启动实验计划,
    •2020年8月25日恢复用户服务模式。
    极亮光源是2015-2022年期间斥资1.5亿欧元建造的欧洲同步辐射实验室升级项目,作为欧洲研究基础设施战略论坛(ESFRI)路线图中的里程碑,其核心是基于ESRF充分开发的新型储存环概念建造全新的同步加速器。
    为有效利用新资源,最先进的波束、先进的仪器方案和数据管理执行计划补充了该计划方案。
    ESRF于1988年建立,并在1994年启用,是第一台第三代同步加速器,将以前的参数提高了100至1000倍。ESRF正在使用极亮光源取代其先前的第三代光源,这台机器将光源参数,特别是X射线束的亮度和相干性,至少再提高100倍。极亮光源的性能提升依赖于高效实现了极低发射度多弯消色差透镜(MBA)储存环。极亮光源概念基于混合多偏转磁铁消色散磁聚焦结构(HMBA)设计,目前正在为全球新一代同步辐射光源的研发打下基础。
    极亮光源依托于多项关键创新技术。这是第一种新型存储环,其将原来每个单元两个弯曲磁铁增加到七个,并采用了原始的磁光学设计,最大化电子束可用的稳定相空间体积,并大幅降低了水平发射度。其结果是电子束的横向堆积更加紧密,使X射线的亮度和相干度提高了两个数量级。极亮光源还对128个偶极磁体采用永磁体技术,显著减少了同步辐射损耗,壁挂式电耗显著减少20-30%。极亮光源解决了长达几十年的难题,实现了稳定、高性能的衍射极限高能存储环,使ESRF-EBS存储环成为第一个高能第四代同步辐射光源。
    极亮光源增强的X射线性能将为从宏观到纳米尺度的材料和生命物质的研究提供新工具,并有望直接为原子团成像,使科学家能够更详细、更高质量、更快地探索复杂材料,在卫生、能源、环境、可持续创新材料、文化遗产和古生物学等领域激发新的研究机会。
    2019年3月至2019年12月,新的极亮光源存储环安装完毕,包括超过1万个单独部件,每个部件都精确排布在844米长的存储环上,精确到50微米(大约一根头发的宽度)。ESRF专家现在面临的挑战是在三个月内使新机器达到运行条件,届时将重新启动该设施的光束线站,目的是于2020年8月25重新启动用户方案,向国际科学用户开放最多的实验仪器。
    正如ESRF的Francesco Sette所解释的,“极亮光源项目旨在确保ESRF在未来几十年仍保持同步加速器科学领域的先驱地位,有效地重用90%的现有基础设施,并提出降低ESRF碳足迹的最佳实践。”

  • 原文来源:http://www.esrf.eu/home/news/general/content-news/general/first-electrons-turn-in-the-esrfs-extremely-brilliant-source-storage-ring.html
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    • 西班牙同步辐射光源(ALBA)理事会、西班牙科学和创新部、加泰罗尼亚省商业和知识部批准了2021年ALBA二期项目,通过更换部分加速器、建造新的光束线、升级现有光束线部分组件,把ALBA改造成第四代同步加速器设施。 同步辐射光源设施正在经历一场技术变革,将新的解决方案应用在加速器的设计和建造、X射线探测器的开发和实验数据的管理中。与第三代同步辐射光源设施相比,第四代光源能产生更明亮、相干性更好的光束。在分析物质时可以提供无法比拟的分辨率、探测水平以及对化学和电磁性质的理解。此外,还为有效应对社会挑战提供新的技术方法,有助于在更健康的创新系统下推动可持续发展和智能经济发展。 2020年12月16日举行的ALBA同步辐射光源设施理事会会议批准了2021年ALBA二期项目的初步设计,确定必要的参数和资金。此次升级计划将保留现有的基础设施以及大部分加速器、实验光束线,在较小投资(投资成本为ALBA前8年建造和运营成本的一半)的前提下打造一个最先进的大型设施。政府官员进一步强调了该设施的重要性,称科学和创新部明年的预算将增加2290万欧元,比2020年增加46%。 ALBA二期项目的设计和建造将在2021年至2028年之间开展,同时保持现有设施的运行。在2029年到2030年之间停止设备技术运营,用于安装和调试新部件,2031年重新投入科研活动。 ALBA二期将继续为应对健康、气候变化、能源等领域的科学挑战做出贡献。该设施新增的能力将推动科学界和工业界的进步,了解更复杂的现象,如病毒感染过程,寻找药物、疫苗或治疗方法。此外,还将在可持续农业和环保领域发挥关键作用,有助于寻找新肥料、供水系统或检测重金属、纳米塑料等废物,也将对能源储存、转换和运输材料的发展产生根本性影响。自2010年投入使用以来,ALBA同步辐射光源已成为西班牙和国际科学领域研究不可或缺的重要工具。目前关于ALBA的学术论文已有1300多篇,开展1500多项实验。
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