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滬光源一邊運行並提升性能 為建造最新光源積攢能力

發佈時間:2012年06月21日 14:12 | 進入復興論壇 | 來源:東方網 | 手機看視頻


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  東方網6月21日消息:記者最近從中科院上海應用物理研究所獲悉,上海光源技術團隊為美國勞倫斯伯克利國家實驗室(LBNL)的同步輻射裝置ALS光源升級改造工程項目研製的首批13台六極磁鐵通過出廠驗收,性能指標均達到當前世界第三代光源所要求的最先進水平,目前已運抵美國。

  就如轉動雨傘時水珠會沿切線方向飛出傘面,當電子在強大的磁場力牽引下偏轉時,就會放出光子,即同步輻射光。這種光可以幫助科學家洞察前所未見的微觀世界,因此全球不斷興建著性能更高的同步輻射光源。

  “六極磁鐵是光源中的關鍵設備,對校正電子束流的色品、增加儲存環加速器的能量接受度起著至關重要的作用。”項目負責人、中科院上海應用物理研究所研究員殷立新説,為LBNL研製六極磁鐵頗具挑戰性,因為對方提出的技術要求十分苛刻。

  ALS光源是世界上第一台第三代同步輻射光源,已經運行近20年,這次改造要更換一些關鍵設備,以提高光源的亮度和整體性能;包括以組合型六極磁鐵,替換下原先用的校正磁鐵,共需更換52台——“磁場性能要求比原先翻了5倍,但新設備一定得根據舊設備騰出的空間大小等等來設計。”殷立新説,這真好比“螺螄殼裏做道場”:每一台磁鐵組合4種磁場功能,都需要套18隻勵磁線圈,是常規六極磁鐵的3倍,且每個線圈都必須通水通電;而這52台設備又分成4種類型,每一種都必須單獨設計……難度真的很大!

  不過,這塊“硬骨頭”值得啃。今年3月,當首批13台六極磁鐵啟航運往美國時,上海光源已掌握了全套研製工藝,團隊的技術水平提升了足足10年。在研製過程中,他們碰到了許多工藝問題。比如在相互絕緣的疊片鐵芯結構上怎樣用放電切割方法獲得精確的磁極頭輪廓,高尺寸精度複雜截面的線圈如何繞制和澆注。殷立新説:“每個問題裏都藏著特殊的技術秘密。但這些工藝訣竅,我們終於全都掌握了!”

  儘管承接這個項目,上海光源暫未獲得直接經濟收益,但“掌握全套新工藝”是最大的收穫。上海應用物理研究所所長趙振堂説,科技總在不停地前行,自2009年5月上海光源向用戶開放後,他們就開始為未來發展考慮。2010年8月,他們下決心參與國際投標,目的正是為了磨煉團隊,讓光源技術骨幹的水準跟上不斷發展的世界先進水平,使自己擁有建造最新光源的能力。

  “LBNL六極磁鐵項目也讓我們獲得了國外實驗室的認可,現在我們正在投標美國費米加速器國家實驗室的二極磁鐵項目,底氣足了不少。”殷立新説。在上海光源上研發的另一關鍵設備——真空內波蕩器,如今也已接到來自國內外光源的訂單。

  在為未來做技術儲備的同時,上海光源的技術骨幹們也忙著提升正在運行的上海光源的性能。3個月前,上海光源完成了恒流運行模式的實驗,在這種模式下光源中運行的電子束和光束更加穩定、品質更高。最近,在物理分析和設計的基礎上,光源又通過參數調試優化,實現了低發射度運行模式,光源發出的光束亮度因此更高。

  目前,上海光源後續線站的規劃和建設正在穩步推進,未來若干年將不斷有新光束線站投入運行,從而為我國乃至世界各國的科學家提供功能強大的實驗平臺,支撐基礎、應用和開發的創新研究。

熱詞:

  • 上海光源
  • 勵磁線圈
  • 電子束流
  • 性能要求
  • 疊片
  • 硬骨頭
  • LBNL
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  • 應用物理
  • 同步輻射光源