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日本联合团队研制下一代同步辐射光源束流注入真空室

7月14日,日本理化学研究所与日本同步辐射研究所联合研究团队宣布,已开发出一种面向下一代环形同步辐射光源的高性能束流注入真空室。该装置旨在支持“透明补充注入”,即在维持储存环束流强度的同时,尽量避免注入过程对用户实验造成亮度波动影响。

同步辐射装置通常需要通过补充注入保持电子束强度稳定。对于SPring-8-II等下一代光源,由于储存环将采用多弯消色差透镜结构,电子束发射度显著降低,水平束斑尺寸预计缩小一个数量级以上;同时束流寿命较短,注入频率更高。这意味着注入时产生的瞬时束流振荡也必须进一步压低,否则会直接影响实验端观测到的有效亮度。

研究团队此次聚焦束流注入偏转器真空室这一关键部件。传统陶瓷真空室通常在内表面覆盖均匀金属薄层,但在抑制脉冲磁场涡流干扰、降低束流不稳定性和控制发热之间难以兼顾。团队提出并验证了一种带条纹图案金属涂层的陶瓷真空室方案:在适当增加涂层厚度的同时,将金属涂层加工成沿束流传播方向排列的条带结构,从而减少涡流对偏转磁场的影响,并兼顾束流运行稳定性和热负荷控制。

在面向SPring-8-II应用条件的设计中,研究人员计算了4微秒半波正弦脉冲激励下涡流对偏转磁场的影响,并对涂层宽度、厚度和间距进行优化。随后,团队制造原型机并开展磁场测量。测试结果显示,与未安装涂层真空室条件相比,原型机引起的磁场波形差异约为峰值磁场的0.1%,满足SPring-8-II对透明补充注入的性能要求。

相关成果已于7月9日在线发表于《物理评论:加速器与束流》。研究团队表示,目前SPring-8-II实际设备的详细设计工作正在推进,后续还将在调试阶段进一步评估束流引起的发热等运行性能。


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