项目来源：国家科技部国家重点研发计划大科学装置前沿研究专项（2016YFA0402000）

项目名称：衍射极限储存环光源的束流物理及关键核心技术研究

起止时间：2016.07.01-2021.06.30

项目经费：3000万

项目负责人：王琳

一、项目简介

      同步辐射具有高光子通量、高亮度、高准直、偏振特性可控、宽波段（覆盖远红外至X射线波段）等独特优势，成为在基础与应用科学研究中的重要科学工具。具有高性价比、高度稳定性和高度可靠性的储存环型同步辐射光源，特别是基于低发射度电子储存环的第三代同步辐射光源，在结构生物学、医学、超导与强关联体系、先进材料、地球物理、磁学、成像等领域研究中，发挥了不可替代的关键作用。目前，国际上有数十台第三代同步辐射光源在运行中。

     未来科学与技术的发展对于光源的品质提出了更高的需求，即亮度更高并有良好的横向相干性。衍射极限储存环的概念，逐渐成为同步辐射光源领域的热门研究课题，其标识特征就是储存环束流发射度降低到辐射光的衍射极限，比第三代光源低两个量级，辐射亮度提高两个量级，具有非常好的横向相干性。衍射极限储存环光源，不仅仅是在第三代光源基础上的性能拓展，而且是性能上实现了“质”的飞跃，成为新一代的相干同步辐射光源。超高亮度的高度横向相干的同步辐射光，将产生新的同步辐射技术，革命性地提升在空间、时间和谱域中的探测能力。

     本项目联合中国科学技术大学、中国科学院高能物理研究所、中国科学院上海应用物理研究所等单位的优势力量，以未来发展衍射极限同步辐射光源为终极目标，通过联合攻关掌握设计和建造衍射极限同步辐射光源所必需的部分核心关键加速器技术，并培养富有朝气和活力的年轻加速器技术人才，为中国未来的先进光源、先进对撞机等奠定技术和人才的基础。

二、项目目标及应用前景

     虽然第三代低发射度电子储存环取得了巨大的成功，但是其设计与建造技术无法满足衍射极限电子储存环的研发需求。本项目将针对衍射极限储存环光源的研发目标，研究衍射极限储存环物理设计中面临的束流物理问题，探索衍射极限储存环的物理设计方法；针对衍射极限储存环建造中的关键技术，包括高性能磁场技术、超高真空技术、精密机械与准直技术、束流注入技术，研究可行的解决方案，掌握建造衍射极限储存环的关键的核心技术。

     项目的主要研究成果是发展自主知识产权的衍射极限储存环束流物理研究软件，掌握衍射极限储存环的物理设计方法，完成衍射极限储存环的概念设计研究；掌握建设衍射极限储存环光源的关键核心技术，包括高性能磁场的设计与建造技术、高性能波荡器的设计与建造技术、小间隙NEG镀膜超高真空室的制造技术、微米级高度稳定与精密调节的机械支撑技术、高精度准直技术以及ns级快脉冲磁铁技术，为中国未来发展VUV与软X射线波段、X射线波段的衍射极限储存环光源奠定坚实的基础。项目研究所发明和掌握的关键技术与工艺，同样将为加速器及相关产业带来新的机会。

三、研究队伍

     项目由中国科学技术大学、中科院高能物理研究所和中科院上海应用物理研究所共同承担。项目承担单位设计与建造了中国大陆三台同步辐射光源：北京同步辐射装置、合肥光源和上海光源，项目研究团队具有非常丰富的加速器工程设计与建造经验。团队汇集了承担单位百余名专业加速器技术人才，其中高级职称50人，年轻专业技术人才占半数以上，代表了中国同步辐射光源领域的研究水准。