可编程逻辑控制系统在北京自由电子激光装置的实验物理和工业控制系统中的应用

在北京自由电子激光(BFEL)装置的搬迁改造工程中,开关机系统的控制采用基于实验物理和工业控制系统(EPICS)的可编程逻辑控制(PLC)控制系统,它具有安全可靠、操作简单、易于扩展、便于通讯等优点。本文介绍了该控制系统的设计和开发,包括系统软硬件的结构设计以及系统的EtherNet/IP网络通讯。

“北京自由电子激光装置”的研制谢家麟院士访谈录

北京自由电子激光装置(BFEL)是在中国科学院高能物理研究所谢家麟院士的主持下建成的中国第一台自由电子激光装置。该装置于1993年实现了稳定出光,是亚洲地区首个实现饱和受激振荡输出的自由电子激光装置。2007年笔者访谈中,谢家麟院士回顾了研制北京自由电子激光装置的历史过程和相关背景,并介绍了当时自由电子激光研究的国内外发展状况。谢家麟先生2016年2月20日去世,谨整理刊发此文以示纪念。

硬X射线自由电子激光装置中低温工厂工艺冷却水系统设计

硬X射线自由电子激光装置项目建设了国内最大的超流氦低温系统,为了让系统中冷箱、压缩机等热耗较大的低温设备实现恒温调节,保证低温系统的正常稳定运行,需设置供水水温恒定的冷却水系统。文章从工艺要求、总体布局、方案设计、系统组成、运行模式及温度控制等方面细介绍了一号井低温工厂工艺冷却水系统设计,并在试运行期间对其进行能量回收和备用冷源流量验证试验,以验证设计效果,为类似项目的设计提供经验和借鉴。

硬X射线自由电子激光装置项目建筑工地火灾扑救案例分析与研究

本文通过详细阐述硬X射线自由电子激光装置项目2标建筑工地火灾扑救案例的背景、发生经过和救援过程,对该案例进行了深入研究和分析,总结了类似救援案例的共性和特点,为今后类似火灾的扑救工作提供决策参考和技术支持,提升火灾扑救的效果和能力。同时,本文还针对辖区新型高科技企业提出加强调研、熟悉危害类型和应对措施等观点,以应对未来可能发生的类似火灾事件。

自由电子激光装置数字化束流位置信号处理器研制及应用

针对自由电子激光装置(Free Electron Laser,FEL)对束流位置测量的需求,研制了可同时用于条带束流位置检测器(Stripline Beam Position Monitor,SBPM)和腔式束流位置检测器(Cavity Beam Position Monitor,CBPM)信号处理的数字化束流位置信号处理器(Digital Beam Position Measurement processor,DBPM)。该处理器为一体化的嵌入式结构,以现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)为系统核心,采用分布式的实验物理及工业控制系统(Experiment Physics and Industrial Control System,EPICS)进行远程数据交互。处理器对SBPM和CBPM系统的测试分辨率在0.5 n C流强时分别达到4μm和0.4μm,达到设计指标,成功应用于大连相干光源(Dalian Coherent Light Source,DCLS),并将应用于上海软X射线自由电子激光装置(Shanghai X-ray Free Electron Laser,SXFEL),是国内首台自主研制成功并实现工程应用的DBPM处理器。

硬X射线自由电子激光装置一级平面控制网模拟测量

硬X射线自由电子激光装置(SHINE)是一种直线型的高能粒子加速器,该装置总长约3.1km,处于埋深29m的地下隧道内,其整体安装偏差要求小于5mm,为此,必须建立高精度的一级地面平面控制网。针对SHINE一级平面控制网精度要求高、图形结构差等问题,在SHINE东侧500m左右布设模拟控制网,开展一级平面控制网模拟测量试验研究,为制定合理可行的SHINE一级平面控制网观测和数据处理方案提供科学依据。试验结果表明:①一级平面控制网可采用GNSS静态相对定位技术进行观测,使用Leica GS10接收机及AR20扼流圈天线观测2个时段、每个时段长度为4h,控制点平差坐标精度优于3mm;②使用Leica TS60全站仪进行边角网观测,水平角观测6测回,尽可能多地观测边长,控制点平差坐标精度优于3mm。建议采用GNSS静态测量技术为主、全站仪边角网测量技术为辅的方式建立SHINE一级平面控制网。

北京自由电子激光主束流输运线的研制

给出北京自由电子激光器主束流输运线的设计和研制结果，特别就磁铁各项技术公差对电子束品质的影响进行了计算。

上海硬X射线自由电子激光装置调试用束流收集桶的设计

在建上海硬X射线自由电子激光装置(Shanghai high repetition rate XFEL and extreme light facility,SHINE)包含一台8 GeV的超导直线加速器,100 PW的激光系统,三条波荡线和10条实验线站。主加速器的第三磁压缩段(BC3段)有一调试用的束流收集桶,BC3段的调试电子流强为0.3μA、能量为7.7 GeV,束流功率为2.31 kW。本文从材料对7.7 GeV电子的能量吸收方面考虑,对束流收集桶的结构进行了确定。用ANSYS 17.0对束流收集桶的温度场进行了分析,结果证明在有表面空气自然对流换热的情况下,铝芯的最高温度为193.14℃,在束流收集桶坑道无外界换气的情况下,束流收集桶需要外围冷却水;用蒙特卡罗程序FLUKA对束流收集桶的活化进行了分析,保守假设束流收集桶连续注束2000 h。结果证明要保证停机1 h后,束流收集桶周围30 cm处的剩余辐射剂量小于25μSv/h,束流收集桶外围需要55~85 cm的混凝土屏蔽体;结果显示束流收集桶的剩余辐射剂量在30 min内衰减的非常快,这是由于刚停机时束流收集桶内产生的50%左右的放射性核素半衰期都小于10 min。

软X射线自由电子激光试验装置微波系统

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的C波段高梯度电子直线加速器的激光装置分试验装置(SXFEL-TF)和用户装置(SXFEL-UF)两个阶段进行研制,最终形成包含1条种子型自由电子激光束线、1条自放大自发辐射束线以及5个实验站的用户装置。试验装置SXFEL-TF已经通过了国家验收,其上游段由0.84 GeV直线加速器组成,主体由S波段光阴极注入器、基于X波段线性化微波单元的束团压缩系统和C波段高梯度直线加速器组成,同时还应用了X、C和S波段的能量倍增器、偏转腔和波导等微波技术,创造了多项高水平的技术成果。本文将详细介绍SXFEL试验装置的微波系统及相关成果。

上海硬X射线自由电子激光装置正式开工建设

4月27日，我国迄今为止投资最大、建设周期最长的国家重大科技基础设施项目——硬X射线自由电子激光装置在上海张江综合性国家科学中心开工建设。这一总投资近100亿元的“大围重器”计划于2025年竣工并投入使用，为科研用户提供高分辨成像、先进结构解析、超快过程探索等尖端研究手段。

上海软X射线自由电子激光装置束线站定时系统

上海软X射线自由电子激光装置由活细胞结构与功能成像等线站工程和软X射线自由电子激光用户装置共同构成,两个项目同步建设,有机衔接,包含两条光束线和5个实验站。为了向束线站各类设备提供稳定且精确的触发信号,基于WRTD分布式架构,使用WR交换机及光纤构成的网络,实现了长距离多节点之间的频率锁相及纳秒级时间同步,通过扇出模块最后输出延时和脉宽可调的触发信号。整个系统集成在EPICS框架中,可以通过PyDM界面对系统进行监测和控制。目前该系统稳定运行,抖动在100 ps量级,为束线站顺利通过工艺测试、实验站取得首批实验数据,提供了重要支持。

基于束流环形高斯模型对上海硬X射线自由电子激光装置的束流刮束器进行活化分析

在建的上海硬X射线自由电子激光装置(Shanghai HIgh repetition rate XFEL aNd Extreme light facility,SHINE)的加速器隧道内,采用束流刮束器刮掉束晕外围张角比较大的电子,刮束器的束流损失率为0.1‰。本文采用蒙特卡洛程序FLUKA,用SOURCE程序实现电子束在3σbeam外的高斯分布,以尽量真实模拟电子在束流刮束器处的丢失情况,解决了低功率刮束情况下蒙特卡洛模拟无统计性结果的难题。利用束流环形高斯模型对刮束器的活化进行了分析,结果表明环形高斯模型可以更真实地再现电子在束流刮束器的丢失情况;5年运行后距刮束器30 cm处的剩余剂量率达到了数百μSv/h至数mSv/h,和国外类似装置计算结果相当;通过对放射性核素的种类分析,结果证明刮束器(钨)的放射性废物处置难度不大。

欧洲X射线自由电子激光装置（XFEL）项目隧道建设完工

2012年6月，欧洲X射线自由电子激光装置（XFEL）建设工程取得了阶段性进展，全长近5．8公里的网络隧道建设工作顺利完成。

我国首台高平均功率太赫兹自由电子激光装置首次饱和出光

近日,由中国工程物理研究院应用电子学研究所(中物院十所)牵头负责的高平均功率太赫兹自由电子激光装置(以下简称CTFEL装置)首次饱和出光并实现稳定运行。这标志着中国首台具有高重复频率、高占空比特性的太赫兹自由电子激光装置建成,我国太赫兹源正式进入自由电子激光时代。太赫兹(THz)辐射通常指频率在0.

X射线自由电子激光装置

X射线自由电子激光是一种新兴的产生X射线的技术,其以超高亮度、超短的脉冲时长和极佳的相干特性在凝聚态物理、化学、结构生物学、医学、环境保护等多学科有着广泛的应用,由此也吸引了世界各国科学界将大量人力和资金投入到了对XFEL装置的建设中,如目前国内正在紧密建设优化的上海软X射线自由电子激光装置(SXFEL)。X射线自由电子激光拥有两大重要元素:X射线和自由电子激光。从这两个角度介绍X射线自由电子激光的发展和物理原理,总结其在物理、化学、生命科学和材料科学领域的应用并展望其未来的发展方向。

上海深紫外自由电子激光装置实验取得重大进展

据中国科学院上海应用物理研究所消息,经过多年技术积累和艰苦努力,上海深紫外自由电子激光装置（SDUV-FEL）实验取得重大进展,我国自由电子激光实验研究步入世界先进行列。

科技日报9月25日头版内容 我首台高平均功率太赫兹自由电子激光饱和出光

最新发现与创新 科技日报讯 由我国科学家自主研发的国内首台高平均功率太赫兹自由电子激光装置,日前在四川成都首次饱和出光。经第三方检测,实验真实可靠且装置运行稳定。我国太赫兹源从此正式进入自由电子激光时代。

自由电子激光器

TN248.6 2002031754用于高平均功率自由电子激光器的DC-RF超导腔注入器=Design on a new DC-RF injector used inhigh average power FEL[刊,中]/胡岩乐,赵夔,陈佳洱,张保澄,郝建奎,王莉芳(北京大学重离子所,北京大学技术物理系.北京(100811))//高能物理与核物理.-2001,25(8).-787-792通过改变超导腔首腔腔形以增加聚焦效果,采取措施缩短阴极到超导腔的距离,从而有效地抑制束流发射度的增长。用PARMELA对该注入器进行束流动力学研究,以确定皮尔斯引出结构的形状以及超导腔的同步相位。图3表2参9(李瑞琴)

德国创自由电子激光世界纪录可为纳米等多个领域的研究提供新手段

德国汉堡电子同步加速器中心的自由电子激光装置（FLASH）在1000万瓦电能的作用下，创造出最短波长13．5至13．8纳米、每秒150次脉冲、每次脉冲激光能量达170微焦耳的自由电子激光世界新纪录。自由电子激光为纳米科学、生物技术、微系统工程、光学技术、材料工程和制造工程等领域提供了新的研究手段，在半导体工业中，尤其需要使用13．5纳米波长的激光。