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上海光源的建设目标与技术挑战
 
上海光源的建设目标
  上海光源属中能第三代同步辐射光源,其电子束能量为3.5GeV,仅次于日本的SPring-8 (8GeV)、美国的APS(7GeV)和欧洲共同体的ESRF(6GeV),居世界第四。上海光源包括一台100MeV的电子直线加速器、一台能在0.5秒内把电子束从100MeV加速到3.5GeV全能量的增强器和一台3.5GeV的高性能电子储存环,以及首批建成的7+1条光束线站。上海光源储存环平均流强300mA,最小发射度4纳米弧度,束流寿命大于10小时。配以先进的插入件后,可在用户需求最集中的光子能区(0.1~40keV)产生高通量、高耀度的同步辐射光,光子亮度大于1019。储存环共有40块弯转二极磁铁、16个6.5米的标准直线节和4个12米的超长直线节,具有安装26条插入件光束线、36条弯铁光束线和若干条红外光束线等共60多条光束线的能力,它可同时为近百个实验站供光。首批建造的5条基于插入件的光束线站,分别是生物大分子晶体学线站、XAFS线站、硬X射线微聚焦及应用线站、X射线成像与生物医学应用线站、软X射线扫描显微线站;2条基于弯转磁铁的光束线站分别是高分辨衍射线站和X射线散射线站。此外,还将建造一个基于软X射线光束线的X射线干涉光刻分支线站。

上海光源的技术难度
  上海光源是极其复杂的大科学工程,包含有众多系统,它们分别涉及超导高频及低温技术、超高真空技术、高精度数字化电源技术、高性能磁铁及机械准直技术、高性能束流诊断技术、先进控制技术,以及先进光束线技术等多项先进技术,部件研制及系统集成难度极高;特别是须在保证各系统性能的前提下达到很低的故障率,以实现提供十几到几十小时的稳定束流、年运行5000小时以上供光时间的预定目标。
  高耀度要求储存环具有小发射度。上海光源的水平发射度仅约4纳米弧度,光源点水平束斑尺寸约150微米、垂直束斑尺寸仅约10微米。然而,低发射度要求储存环的动力学孔径只能很小,也带来了光束的各种不稳定性、束流寿命短等难题。可见,如何优化光源的动力学性能以提高束流寿命,是一大难题。
  为保持束流稳定,其轨道的垂直稳定度须控制在1微米以内,如何实现这指标是建造上海光源的一大难点。严格控制地基的不均匀沉降、储存环隧道和实验大厅地板的扭曲和变形,严格限定储存环隧道内空气温度的变化和光源设备冷却水温度的变化,监测和控制各种振动源,优化装置的机械结构,采用振动的隔离和阻尼措施,提高电源稳定度和降低纹波,并应用轨道反馈手段等,使光源稳定性达到世界一流水平。
 
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