1 中国科学院上海应用物理研究所上海 201800
2 中国科学院大学北京 100049
3 中国科学院上海高等研究院上海 201204
正在建设的上海硬X射线自由电子激光装置(Shanghai HIgh repetitioN rate XFEL and Extreme light facility,SHINE)将利用40台周期长度为16 mm、磁长度为4 m、净气隙高度为4 mm的真空内超导波荡器,以产生垂直线极化的自由电子激光。霍尔探头磁场测量是目前测量波荡器场图最可靠的测量方法之一,而霍尔探头灵敏中心的定位精度是影响磁场测量精度的主要因素之一。本文介绍了这些超导波荡器的磁场点测量系统,以及霍尔探头灵敏中心的高精度位置标定。通过翻转安装有霍尔探头与角锥棱镜的磁测滑车,可分别标定霍尔探头灵敏中心以及角锥棱镜顶点和磁测滑车翻转轴的横向间距,从而获得霍尔探头灵敏中心彼此之间的横向距离,以及霍尔探头灵敏中心与角锥棱镜顶点之间的横向距离。该方法的标定精度好于,能满足该超导波荡器磁场测量的要求。
超导波荡器 磁场点测量 三维激光定位 Superconducting undulator (SCU) Local magnetic field measurement 3D laser positioning system
1 中国科学院上海应用物理研究所 上海 201800
2 中国科学院大学 北京 100049
3 中国科学院上海高等研究院 上海 201204
在上海硬X射线自由电子装置(Shanghai High Repetition rate XFEL and Extreme light facility,SHINE)中正在研制的超导波荡器样机磁隙小至5 mm、磁体长至4 m、磁场强至1.58 T。电流引线的冷却是样机正常工作的一个关键问题。因为该样机恒温器内没有制冷机冷头,利用外部独立的制冷系统输送进样机内部的低温氦气来冷却电流引线;利用冷屏中部的导冷组件来传递常导铜引线产生的热量;通过仿真优化了常导铜引线的热负载;在恒温器测试中设计了超导辅助带材以电连通高温超导引线(High Temperature Superconducting Current Lead,HTS)的冷端。从测试中得到HTS热端与低温氦气之间温差小于20 K,且所有电流引线在满负载下正常工作。结果表明:在该样机中利用低温氦气冷却管通过导冷方式来冷却电流引线的方案可行。
超导波荡器 低温氦气 恒温器 二元电流引线 冷却 Superconducting undulator Low-temperature helium gas Cryostat Binary current lead Cooling
1 中国科学院上海高等研究院, 上海 201204
2 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201800
3 清华大学工程物理系, 北京 100084
X射线自由电子激光试验装置(以下简称“SXFEL试验装置”)是中国第一台X射线相干光源,其输出波长小于9 nm。这台基于0.84 GeV 直线加速器、以掌握装置相关技术和实验演示种子型自由电子激光(FEL)级联与短波长回声型FEL为主要目标的自由电子激光装置,于2020年11月通过国家验收。本文将介绍SXFEL试验装置的基本情况和主要进展。
激光光学 X射线 自由电子激光 直线加速器
1 中国科学院大连化学物理研究所分子反应动力学国家重点实验室, 辽宁 大连 116023
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201204
先进光源的发展在前沿科学研究中发挥的作用越来越重要。近十年来, 飞速发展的自由电子激光技术为科学家们提供了探索未知世界、发现新科学规律和实现技术变革的重要工具。建成的大连极紫外(EUV)相干光源的运行波段为50~150 nm, 单脉冲能量大于100 μJ, 且可提供10-12 s和10-13 s量级的超快激光脉冲, 是我国第一台自由电子激光用户装置, 并且是国际上唯一运行在极紫外波段的自由电子激光用户装置, 在世界范围内为用户提供具有高峰值亮度和超短脉冲的极紫外激光。大连EUV相干光源是由国家自然科学基金委资助、由中国科学院大连化学物理研究所和上海应用物理研究所共同承担的重大科学仪器研制项目, 目标是打造一个以先进极紫外光源为核心、主要用于能源基础科学研究的光子科学平台。
激光光学 自由电子激光 极紫外激光 能源基础研究
1 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201800
2 清华大学工程物理系, 北京 100084
3 上海科技大学物质科学与技术学院, 上海 201210
上海软X射线自由电子激光装置(SXFEL)是中国第一台X射线相干光源, 其最短波长可达到2 nm。这台基于1.5 GeV C波段高梯度电子直线加速器的激光装置包含1条种子型自由电子激光(FEL)束线、1条自放大自发辐射束线以及5个实验站。整个装置的研制分试验装置(SXFEL-TF)和用户装置(SXFEL-UF)两个阶段进行, 基于0.84 GeV直线加速器的SXFEL-TF以掌握种子型FEL级联技术和短波长回声型FEL为主要目标, 而SXFEL-UF的目标则是建成可提供5个实验站的用户装置并于2019年底开始首批实验。介绍了SXFEL的基本构成和目前装置研制的进展。
激光技术 自由电子激光 软X射线 相干光源
1 中国科学院 上海应用物理研究所, 上海 201204
2 中国科学院大学, 北京 100049
波荡器磁中心轴的标定是保证自由电子激光装置波荡器安装准直精度的重要前提。介绍了一种利用磁靶标实现波荡器磁中心高精度标定的方法。设计制造了由若干块永磁块组合构成的磁靶标,其能产生一正一斜两个高梯度四极场。测出了两四极场垂直分量的零点位置分布并依此给出了磁靶标的具体使用方法。结果表明:标定后的波荡器磁中心在磁靶标坐标系中水平方向测量精度好于±20 μm,垂直方向测量精度好于±2 μm。
波荡器 磁中心标定 磁靶标 四极场 霍尔探头 undulator magnetic fiducialization magnetic landmark quadrupole Hall probe 强激光与粒子束
2018, 30(8): 085104
中国科学院 上海应用物理研究所, 上海 201204
对国产Sm2Co17永磁铁(XG30/20)研制工艺进行了改进,对三种成型-烧结设计所得到的永磁铁样品(65 mm×27 mm×7.2 mm)进行了测试与分析,结果表明,磁性能有所改善,磁矩一致性和稳定性良好,获得了国产真空波荡器Sm2Co17永磁铁的优化成型-烧结设计和磁场分布规律数据,对永磁铁实验研究结果原理进行了解释。
真空波荡器 永磁铁 磁性能 磁场分布 退磁率 in-vacuum undulator magnets magnetic properties magnetic field distribution demagnetization rate
中国科学院 上海应用物理研究所, 上海 201800
介绍了上海光源2台混合型真空室内波荡器IVU25用636件Sm2Co17永磁块(规格为65 mm×25 mm×8.965 mm)和1台APPLE-Ⅱ型椭圆极化波荡器EPU100用668件NdFeB永磁块(规格为35 mm×35 mm×25 mm)的研制情况。指出了影响剩磁离散性、磁化偏角、机械尺寸精度等技术要求的基本因素, 并对其原理进行了分析。研制的Sm2Co17和NdFeB永磁块的磁性能、磁场品质、机械尺寸精度等满足了上海光源首批波荡器插入件技术要求。
波荡器 永磁块 剩磁离散性 磁化偏角 机械尺寸精度 undulator permanent magnet block remanence distribution magnetization deviation angle mechanical dimension precision
中国科学院 上海应用物理研究所,上海 201800
详细介绍了上海光源波荡器EPU100积分场多极分量和一、二次积分的垫补及优化计算方法,其中的积分场多极分量采用“Magic Fingers”技术,即:在插入件两端部中平面上下使用一组适当的磁柱组合来抵消积分场误差;一、二次积分采用两端部的8个调补线圈垫补。通过垫补,EPU100在全磁隙,各种极化模式下四极分量小于9×10-3 T,六极分量小于1.6 T/m,八极分量小于30 T/m2,达到了设计指标。
椭圆极化波荡器 积分场多极分量 一次积分 二次积分 调补线圈 elliptically polarized undulator integrated multipoles Magic Fingers Magic Fingers first field integral second field integral trimming coils 强激光与粒子束
2009, 21(10): 1597