上海软X射线自由电子激光装置查看源代码讨论查看历史

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上海软X射线自由电子激光装置是我国第一台X射线自由电子激光用户装置，也是国际上首台覆盖水窗波段的软X射线自由电子激光装置，包括1.5GeV电子直线加速器、波荡器、光束线站。2022年投入运行。项目法人单位为上海应用物理所，建设地点为上海市浦东新区。

由射频电子直线加速器驱动的X射线自由电子激光（FEL）装置是具有可工作于整个X射线^[1]波段区的高亮度、短脉冲、可调谐的新型相干X射线光源。

2021年5月，上海软X射线自由电子激光装置（以下简称“SXFEL”）调试工作连续取得突破性进展，先后在5.6 纳米、3.5纳米、2.4纳米和2.0纳米波长实现自由电子激光放大出光，实现了“水窗”波段全覆盖，并在3.5纳米实现饱和，输出峰值功率超过500MW，X射线贯通光束线传输到达实验站。

项目简介

X射线FEL装置已成为发达国家争夺21世纪科技至高点的必备高科技基础设施，它将为生命科学、材料科学、信息科学、环境科学^[2]和非线性科学等科学前沿的基础研究和高新尖端技术的开发研究，带来全新的视野和不可估量的革命性的前景。目前国际上X射线FEL装置的研究和建设十分迅速，并与第三代光源一起构成光子科学研究中心的核心装备。中国于“十五”期间编制的《国家科学技术中长期发展计划战略研究第15专题》中已明确指出：“更高性能的第四代光源—高增益FEL能产生极高强度的飞秒相干X射线，为极高空间分辨和时间分辨的动力学研究提供强有力的手段，它将对未来科学技术的发展带来深刻的影响。中国应从深紫外FEL研究起步，分阶段实施，在2015年前后建成X射线FEL，以在2020年左右能在此领域里进入世界先进行列”。

建设意义

2011年2月1日，上海软X射线自由电子激光试验装置（简称SXFEL）项目建议书获得国家发展改革委批复（发改高技﹝2011﹞184号），SXFEL项目正式进入可行性研究阶段。批复的SXFEL投资1.95亿，新增建筑面积约5500平方米。SXFEL的建设意义主要体现在以下两方面：

1）在软X射线波段区9nm出光实验的总目标下，实验验证级联高增益谐波放大模式的可行性，确定我国硬X射线FEL最终采用的工作模式。

2）通过SXFEL建设，在整机集成的层面上，掌握硬X射线FEL装置涉及的各项重大关键技术，进行人才与技术储备，确定X射线自由电子激光发展的技术路线，为中国建设X射线自由电子激光用户装置提供技术储备和支撑。

建设内容

SXFEL试验装置项目法人单位为中国科学院上海应用物理研究所。项目主要建设内容包括建造由光阴极注入器、主加速器、两级高增益谐波放大振荡器系统以及加速器隧道、调束管长廊、中央控制室和公用工程配套设施等组成的软X射线自由电子激光装置。其中，光阴极注入器包括光阴极微波电子枪（RF Gun）和S-band预加速段（L0）；主加速器包括X-band谐波补偿段、两级磁压缩系统（BC1和BC2）、S-band、C-band直线加速段（L1、L2、L3）及电子束输运匹配线（DL）；两级HGHG波荡器系统包括2个调制波荡器、2个辐射波荡器、2个色散段、延迟线与X射线诊断系统等。

SXFEL建设选址于上海张江高科技园区的上海光源园区内。整个SXFEL装置建于上海光源（SSRF）园区的北侧居中，电子束方向由西向东。SXFEL将共享上海光源园区内的公共配套设施资源，如变配电所、给排水、消防、通讯、计算中心、招待所、实验室/办公室等。SXFEL的土建工程包括加速器等隧道、速调管长廊和中央控制室等工程用房，总建筑面积约5500m2，隧道包括加速器隧道、波荡器厅和X射线FEL厅，均为箱式结构。

SXFEL项目从立项（开工）至建设完成验收的建设周期为5年，其中主设备制造1年半，安装9个月，直线加速器调试1年，FEL调试验收2年。