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直线加速器相干光源XPP重建后恢复运行

位于直线加速器相干光源(LCLS)的X射线泵浦探测仪(XPP)经全面重建后已恢复运行,重新迎接研究人员。此次改造旨在应对能源部SLAC国家加速器实验室高能升级改造带来的X射线输出显著增长。LCLS作为开创性的X射线自由电子激光装置,供全球科学家捕捉自然过程超快快照。

LCLS高能升级项目主任约翰·霍根称,按时按预算完成XPP重建是高能升级工作重要里程碑,很高兴该仪器能重新支持全球研究人员,这是巨大团队合作成果,涉及SLAC工程、科学和项目团队各合作伙伴。

自2010年问世,XPP在材料科学(从量子信息存储到跨时间尺度的材料动力学)以及化学、物理和生物科学领域推动突破性研究。研究人员利用它开创X射线光学技术,如腔式X射线振荡器。

过去一年重建工作为XPP即将进行的LCLS高能升级做好准备。升级将于2025年启动,预计耗时两年左右。升级后,LCLS将以每秒一百万次脉冲的重复频率产生高能X射线,使XPP能收集更多数据、获得更高空间分辨率、支持更广泛实验。

XPP仪器负责人佐藤隆弘表示,2010年XPP成为世界上首台利用X射线自由电子激光器产生硬X射线的仪器,一直利用其开发新实验工具和技术、展示超快科学,此次升级将使其保持该领域领先地位。

为让XPP应对光子数量大幅增加、更高能量及相关热负荷,团队拆除整个仪器,移除旧部件,用新和翻新部件重建。重要新增设备是大型偏置双晶单色器,将用液氮低温冷却至约零下260华氏度,以应对增加的热负荷、减少实验温度波动。研究团队还升级了多路复用系统,新系统更可靠稳定,可将LCLS的X射线束分成两束,实现多个实验同时进行。

XPP重建项目首席工程师Rebecca Armenta称,大规模重建在运营设施内进行,为团队精心安排时间进度、与其他团队协调合作完成工作而自豪。

XPP将于今年春季恢复正常运行,2027年底高能束上线后能力将获重大提升。今年,团队将在计划停机期间继续选择性升级,包括更换光束约束系统、升级光泵激光器。

LCLS高能升级项目首席仪器科学家、LCLS科学、研究与开发部副主任朱迪玲表示,虽还有工作要做,但很高兴看到仪器重新投入使用,全球合作者一直期盼XPP重新上线,欢迎他们回来。

LCLS是美国能源部科学办公室的用户设施,LCLS - II高能升级项目由美国能源部科学办公室基础能源科学项目资助。


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