高能同步辐射光源

中国“十三五”规划的重大科技基础设施
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高能同步辐射光源（High Energy Photon Source，简称：HEPS），是中国《国家重大科技基础设施建设“十三五”规划》优先布局的十个重大科技基础设施之一，由中国科学院高能物理研究所承建。该设施位于中国北京怀柔科学城北部核心区，[1]建成后将是中国首个高能量同步辐射光源，是亚洲首个第四代同步辐射光源，以及将成为世界上亮度最高的第四代同步辐射光源之一，并能为基础科学和工程科学等领域原创性、突破性创新研究提供重要支撑平台。[4][1]
高能同步辐射光源于2019年6月29日开工建设，预计建设周期为6年半。2021年6月28日，高能同步辐射光源的首台科研设备：加速器设备——电子枪完成安装，这标志着高能同步辐射光源工程正式进入设备安装阶段。同期，提供技术研发与测试支撑的先进光源技术研发与测试平台（PAPS）转入试运行。[3]截至2021年6月底，高能同步辐射光源建安工程约完成总工程量的70%，设备采购完成合同额的29%。[4]2023年3月14日，高能同步辐射光源增强器全线贯通，直线加速器满能量出束，并成功加速第一束电子束。这是HEPS装置建设的又一重要里程碑，进入科研设备安装和调束并行阶段。[7]2025年12月3日，HEPS启动试运行，开始了用户实验。2026年3月20日，HEPS面向全球用户启动了首轮用户课题征集。[8]高能同步辐射光源计划到2035年，高能同步辐射光源线站总数达到60条左右，总体进入世界前列，其中10条左右线站处于世界领先水平。[4][9]
高能同步辐射光源由加速器、光束线站及配套设施等组成，总建筑面积约12.5万平方米。其中，周长约1.5千米的主体环形建筑，如同放大镜的镜框，里面安装有储存环加速器、光学元件、衍射仪等科学仪器。其中的储存环里，分布着2400多块磁铁及各类高精尖设备。[10]

建设背景

1947年，粒子加速器中发现了同步辐射，后来世界各国不断设计建造产生高性能同步辐射的加速器装置，同步辐射光源。在光子科学前沿研究的持续推动下，同步辐射光源已经历了几代的发展。其中，第三代同步辐射光源是20世纪基础科学研究领域应用最为广泛、性能优异的X射线源。其利用加速器中产生的高性能电子束（发射度在1000~5000pm∙rad），通过弯转磁铁或特殊设计的波荡器等插入件，产生具有宽波段、高准直、高偏振、高亮度、高稳定性等优异性能的X射线，为物理、化学、环境、材料、生命科学等领域的前沿研究提供了良好的研究平台。截至2022年5月，全世界有超过50台光源在同时运行。进入21世纪以来，世界各国纷纷提出未来光源的发展规划。几乎所有的规划报告都对性能更为先进的光源提出了需求。发展第四代光源，对服务国家经济社会发展，满足前沿基础科学研究需求，提升国家整体竞争力，均有非常重要的意义。第四代光源主要有基于电子直线加速器的自由电子激光和基于电子储存环的第四代同步辐射光源等两个主要发展方向。[11]