从近日举行的主题为“第三代同步辐射光源恒注入问题”的第104期上海东方科技论坛传出消息,截至本月,我国重大科学工程——上海光源开工整整3年,按节点顺利进入最后1/4工期。年内,在这座体育场大小的圆形建筑内,直线电子加速器、小环增强器、大环储存器“三大件”都将完成安装,预计再经过一个调试周期,这一光源工程可于后年初正式建成投运。
上海光源工程于2004年12月在上海张江高科技园区建造,这种先进的同步辐射光源装置,能够提供从硬X射线到远红外波段的高亮度光束。自1947年首次观察到同步辐射以来,同步辐射光源的发展已经历了三代。到上世纪80年代末,各国竞相建造的高耀度的第三代同步辐射光源使同步辐射应用扩展为动态的、空间分辨的和时间分辨的手段,为众多的学科和广泛的技术应用领域带来前所未有的新机遇,不仅大大推动了同步辐射在众多前沿学科领域中的应用,在产业应用领域也展示出诱人前景。
预计2010年前后,全球每天都有上万名科学家和工程师利用这些光源产生的不同波长的光,从事前沿学科研究和高新技术开发。据悉,上海光源建成后总能量可跻身世界四强,成为我国新世纪必不可少的大科学平台。
上海光源工程副总经理、中科院上海应用物理所副所长赵振堂研究员,在论坛上向海内外与会学者展示了工程平面图。该工程主体结构分为三部分,外圈为432米周长的大环储存器,与之相切的内圈是一个180米周长的小环增强器,它连接着中心位置上的直线电子加速器——这一整条“光电隧道”的能量传送方向为“直线—小环—大环”。目前,“直线”、“小环”内的设备均已安装到位,并完成调试,进度比预期快很多,创造了光源建设领域的世界级速度。同时,工程确保了光束流的轨道稳定在千分之二到千分之五毫米之间,达到国际高精尖水平。年底前,“大环”设备安装即将收尾,并启动调试工作,计划至明年中期完成。此后,再经历一个工程优化和提升过程,上海光源就能如期于2009年“出光”。
据专家介绍,在足有400米跑道长的“大环”外,还将逐步建成40到50个“光束线站”,这些“光的实验室”依次分布在“大环”外围,从“光环”中引出所需的光束线。明年,首批实验用户即可进站。由于上海光源堪称各种光的“博物馆”,可为微电子、制药、新材料、生物工程、精细石油化工等众多先进制造领域提供研发手段。
恒流注入是第三代同步辐射光源实现高性能指标运行的最关键技术之一。恒流注入是在保证各用户可以连续用光的同时,加速器采用每几分钟一次的频繁注入方式,使束流流强不随时间衰减,保持束流流强好于1%的恒定水平上。恒流注入的实现有利于光源辐射出来的光通量保持稳定;同时可以使加速器各部件、束线站各部件的热负载保持恒定,从而减小热胀冷缩,稳定光斑位置。这些对于高精尖的用光试验来讲是非常重要的。
专家认为,恒流注入的想法及实现手段虽然早已有人提出,但目前世界上实现恒流注入的不是很多,大概只有4~5家。因此,如何有效地实现上海光源的恒流注入,满足用户用光的高稳定度要求,使上海光源的性能达到国际先进水平,是上海光源工程建设的难点之一。
为此,在东方科技论坛上,国内外专家深入研讨了第三代同步辐射光源恒流注入问题,包括深入研讨同步辐射实验用户对第三代同步辐射光源的光斑位置、单色器热负载恒定度的要求、各因素对储存环束流注入效率的影响等。有关专家认为,本次会议的召开对上海光源及早实现恒流注入模式运行具有十分重要的意义。同时,也对国际上第三代同步辐射光源恒流注入研究具有重要意义。