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X射線自由電子激光試驗裝置(SXFEL)EEHG-HGHG級聯

自由電子激光通過工藝測試

文章來源:    發布時間:2020-06-23

2020611日,國家重大科技基礎設施--X射線自由電子激光試驗裝置(簡稱:SXFEL試驗裝置)EEHG-HGHG級聯模式自由电子激光通过了中國科學院条件保障與财务局组织的工艺测试。测试组由来自中國科學院近代物理所、中國科學院高能物理所、中國科學院大连化物所、上海交通大学、上海科技大学等单位的专家组成,夏佳文院士任测试组组长。专家组听取了项目组关于EEHG-HGHG級聯的調試和自測報告,詳細討論確定了測試大綱,並進行了現場測試,測試結果表明:第一級自由電子激光工作在EEHG模式,第二級自由電子激光工作在HGHG工作模式;第一級EEHG模式獲得了比HGHG模式更窄的帶寬和更高的中心波長穩定性;在國際上首次實現了EEHG-HGHG級聯模式放大,在8.94 nm波長下最大峰值功率超過100 MW 

SXFEL试验装置由中國科學院和教育部共同建设,项目法人单位为中國科學院上海应用物理所,北京大学为共建单位,清华大学为合作单位。装置建设得到了中國科學院上海高等研究院、上海科技大学、中國科學院高能物理所和中國科學院大连化学物理所等单位的大力支持和积极参與。SXFEL試驗裝置的科學目標爲:探索兩級外種子自由電子激光級聯模式,包括兩級級聯HGHGEEHG-HGHG級聯模式,以發展硬X射線自由電子激光裝置的技術路線,解決並掌握關鍵技術。SXFEL試驗裝置的工程目標爲:建成由射頻電子直線加速器驅動的軟X射線自由電子激光裝置,爲升級爲用戶裝置提供基礎。 

SXFEL試驗裝置由光陰極注入器、主加速器、兩級級聯波蕩器和公用設施等組成,設計指標爲:電子能量0.84吉電子伏特,電荷量0.5納庫,峰值電流不小于500安培,歸一化發射度不大于2.5毫米毫弧度,波長小于9納米,脈沖峰值功率不小于100兆瓦,脈沖長度100200飛秒。 

SXFEL試驗裝置于2015年初正式開工建設,201612月實現了波蕩器通束出光,2019319日直線加速器通過工藝測試,2020529日兩級級聯HGHG自由電子激光通過工藝測試。 

至此,SXFEL試驗裝置完全達到了國家批複的設計指標,全面完成了項目工程目標和科學目標。 

 

第一級中心波長及其穩定性對比:EEHG模式()HGHG模式() 

第二級中心波長穩定性對比:EEHG-HGHG級聯模式()HGHG-HGHG級聯模式() 

光斑模式:第一級(左),第二級(右) 

增益曲線:第一級(左),第二級(右)