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新時(shí)代 新征程 新偉業(yè)

——展翅騰飛看懷柔

(資料圖)

【展翅騰飛看懷柔】專(zhuān)欄

今天又和大家見(jiàn)面了

今年的“我”有些特別

會(huì)通過(guò)話(huà)題互動(dòng)的方式

和大家一起看懷柔

快快動(dòng)起來(lái)

有大獎(jiǎng)等著你

小編再問(wèn)個(gè)問(wèn)題

在生活中

如果觀(guān)察肉眼可見(jiàn)、體積較小的物品時(shí)

你會(huì)用到什么？

答案：放大鏡

在科學(xué)的世界當(dāng)中

當(dāng)我們要觀(guān)察微觀(guān)世界時(shí)

同樣需要一個(gè)放大鏡

在懷柔科學(xué)城

就有這樣一個(gè)裝置

高能同步輻射光源

建筑外形像一個(gè)放大鏡

它可以探索微觀(guān)世界

近日

該裝置又有了新進(jìn)展

儲(chǔ)存環(huán)隧道設(shè)備安裝正式啟動(dòng)

今天

跟著記者走近

國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)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(chēng)為“希望之光”。是我國(guó)建設(shè)的首臺(tái)第四代同步輻射光源。它如同一個(gè)超大號(hào)的X光機(jī)，可以“照亮”微觀(guān)世界，通過(guò)對(duì)微觀(guān)結(jié)構(gòu)多維度、實(shí)時(shí)、原位表征，為物質(zhì)做“體檢”，揭示物質(zhì)微觀(guān)結(jié)構(gòu)生成及演化機(jī)制。這個(gè)全球最“亮”的光源正在建設(shè)之中，計(jì)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(gòu)成，整體建筑外形酷似一個(gè)放大鏡，寓意“探測(cè)微觀(guān)世界的利器”。其中，綜合實(shí)驗(yàn)樓和用戶(hù)服務(wù)樓構(gòu)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(jìn)HEPS的實(shí)驗(yàn)大廳，給人的感覺(jué)就像進(jìn)了體育館，有著長(zhǎng)長(zhǎng)的跑道，這里是各光束線(xiàn)站的位置所在。光束線(xiàn)站是HEPS的主體部分之一，是HEPS服務(wù)用戶(hù)的客戶(hù)端，也是科研人員利用光源開(kāi)展科學(xué)研究、產(chǎn)出科研成果的地方。

↑實(shí)驗(yàn)大廳（酷似跑道）

屏蔽墻也十分與眾不同，與我們平時(shí)見(jiàn)到的平整墻面不同，每隔一段距離，這個(gè)屏蔽墻就會(huì)有一個(gè)“鋸齒”狀凸出，“鋸齒”上有一個(gè)45公分見(jiàn)方的小“窗戶(hù)”。這是前端區(qū)的出光孔，是連接儲(chǔ)存環(huán)和實(shí)驗(yàn)站的“橋梁”。同步光將從這個(gè)孔射出，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求經(jīng)調(diào)制后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)站供各領(lǐng)域用戶(hù)開(kāi)展科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

↑出光孔（圖中紅色箭頭所指部分）

在這個(gè)主體建筑里，分布著電子注入器（直線(xiàn)加速器+增強(qiáng)器）、電子儲(chǔ)存環(huán)、光束線(xiàn)站等，目前，直線(xiàn)加速器和增強(qiáng)器設(shè)備安裝基本完成，電子儲(chǔ)存環(huán)在2月1日已經(jīng)啟動(dòng)安裝。

↑直線(xiàn)加速器

有了接近于光速

沿環(huán)形運(yùn)動(dòng)電子束

才能得到高質(zhì)量的光源

電子束又是從何而來(lái)呢？

先來(lái)認(rèn)識(shí)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(xiàn)加速器將電子束加速到0.5GeV的高能量，注入周長(zhǎng)450多米的環(huán)形增強(qiáng)器，繼續(xù)提高能量到額定的6GeV。此時(shí)的電子束接近光速，然后被注入至更大的圓環(huán)——周長(zhǎng)1360米的儲(chǔ)存環(huán)，以接近光速的速度保持運(yùn)動(dòng)。在儲(chǔ)存環(huán)上的不同位置，電子束通過(guò)彎轉(zhuǎn)磁鐵或者各種插入件時(shí)，會(huì)沿著偏轉(zhuǎn)軌道切線(xiàn)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(qiáng)器

據(jù)了解，接近光速的帶電粒子在做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)沿切線(xiàn)方向發(fā)出的電磁輻射，即為同步輻射光。就像下雨時(shí)，我們快速轉(zhuǎn)動(dòng)雨傘，沿著雨傘邊緣的切線(xiàn)方向會(huì)飛出一簇簇水珠。

“你可以把HEPS看成一個(gè)具有超精密、超快、超穿透能力的巨型X光機(jī)，就像我們?cè)卺t(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(jìn)行立體掃描，從分子、原子尺度觀(guān)察微觀(guān)世界之中的時(shí)空流變，協(xié)助科研人員研究物質(zhì)微觀(guān)機(jī)理，助力國(guó)家需求和科學(xué)前沿研究?！惫ぷ魅藛T告訴記者。

↑磁鐵

在已經(jīng)完成主體設(shè)備安裝的增強(qiáng)器隧道中，一眼望去，你會(huì)被許多五顏六色、形狀各異的“大家伙”所吸引?！斑@是磁鐵系統(tǒng)，第四代同步輻射光源中最為關(guān)鍵的系統(tǒng)之一，控制著電子的方向?！惫ぷ魅藛T介紹，加速器絕大多數(shù)能看到的設(shè)備都是磁鐵。在環(huán)形增強(qiáng)器中，僅磁鐵就有數(shù)百塊。而在儲(chǔ)存環(huán)中，使用的磁鐵數(shù)量將超過(guò)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(zhǎng)方體狀磁鐵是二極鐵，可以讓電子“轉(zhuǎn)彎”；藍(lán)色的有四個(gè)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(yùn)動(dòng)更加穩(wěn)定。

↑二極磁鐵

經(jīng)過(guò)加速的電子束最后到達(dá)儲(chǔ)存環(huán)，儲(chǔ)存環(huán)與實(shí)驗(yàn)大廳一墻之隔，連接儲(chǔ)存環(huán)和實(shí)驗(yàn)站的就是經(jīng)過(guò)出光口的光束線(xiàn)。

HEPS儲(chǔ)存環(huán)加速器的束流軌道周長(zhǎng)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(guò)采用7BA彎鐵消色散的結(jié)構(gòu)單元，實(shí)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(diǎn)的同步輻射光，這也是第四代衍射極限光源的主要特點(diǎn)。

↑儲(chǔ)存環(huán)

目前

實(shí)驗(yàn)大廳

光束線(xiàn)站棚屋啟動(dòng)安裝

U型前端區(qū)設(shè)備啟動(dòng)試安裝

首臺(tái)自主研制的

鏡箱和單色器順利通過(guò)出廠(chǎng)驗(yàn)收

高精度晶體加工和檢測(cè)技術(shù)取得階段進(jìn)展

↑光束線(xiàn)站棚屋

項(xiàng)目正加快建設(shè)

期待高能光源的第一束光

懷柔科學(xué)城這座倡導(dǎo)

“科學(xué)+城”理念的

綜合性國(guó)家科學(xué)中心

已經(jīng)展現(xiàn)在大眾面前

隨著一個(gè)個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目封頂、竣工

大科學(xué)裝置進(jìn)入試運(yùn)行

一批批科研人員入駐

科研項(xiàng)目取得新進(jìn)展、新突破

懷柔科學(xué)城正翻開(kāi)加速建設(shè)的嶄新篇章

圖文編輯：賽男