上海硬X射線自由電子激光裝置（SHINE）近日迎來(lái)了兩大重要建設(shè)里程碑：一是束流加速能量成功達(dá)標(biāo)，二是超導(dǎo)加速標(biāo)準(zhǔn)模組及波蕩器隧道的安裝工作正式拉開(kāi)帷幕。這兩項(xiàng)關(guān)鍵進(jìn)展不僅驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案的可行性和科學(xué)性，也為SHINE裝置在未來(lái)多學(xué)科前沿應(yīng)用中的表現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

SHINE裝置作為“十三五”國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的優(yōu)先啟動(dòng)項(xiàng)目，自立項(xiàng)以來(lái)便備受?chē)?guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界的矚目。它位于上海張江科學(xué)城，是一個(gè)深埋29米、總長(zhǎng)3.11公里的龐大設(shè)施，旨在建設(shè)一臺(tái)電子能量高達(dá)8 GeV的超導(dǎo)直線加速器，以及包括3條波蕩器線、3條光學(xué)束線、1個(gè)100 PW的超強(qiáng)超短激光系統(tǒng)在內(nèi)的多項(xiàng)尖端設(shè)備，并首批規(guī)劃了10個(gè)實(shí)驗(yàn)站。

SHINE裝置提供的光子能量范圍廣泛，覆蓋0.4-25 keV，具備超高峰值亮度和平均亮度、高重復(fù)頻率（1 MHz）、飛秒量級(jí)超快脈沖等卓越性能。其納米級(jí)的超高空間分辨能力和飛秒級(jí)的超快時(shí)間分辨能力，將為能源、材料、物理、化學(xué)及生命科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題提供強(qiáng)大的研究手段。

在最新的建設(shè)進(jìn)展中，SHINE注入器于2024年10月30日成功實(shí)現(xiàn)了束流貫通。注入器是直線加速器的核心組件之一，包含光陰極常溫連續(xù)波甚高頻電子槍、常溫L波段聚束器以及工作在2K液氦溫區(qū)的超導(dǎo)加速模組等關(guān)鍵設(shè)備。在調(diào)試過(guò)程中，電子槍發(fā)射的束團(tuán)電荷量經(jīng)過(guò)聚束器加速后，順利進(jìn)入超導(dǎo)模組段，經(jīng)過(guò)優(yōu)化，最終成功抵達(dá)注入器末端的廢束桶，實(shí)現(xiàn)了100 MeV的束流能量要求。

圖2：注入器設(shè)計(jì)建設(shè)團(tuán)隊(duì)在控制室合影留念（圖源：上海高等研究院）

這一成就標(biāo)志著SHINE裝置進(jìn)入了注入器整機(jī)束流調(diào)試的新階段，并有望在2024年年底全面達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。緊接著，在11月8日，SHINE裝置迎來(lái)了又一重大進(jìn)展：首臺(tái)1.3 GHz超導(dǎo)加速標(biāo)準(zhǔn)模組和FEL-Ⅱ波蕩器順利起吊，標(biāo)志著加速器標(biāo)準(zhǔn)模組及波蕩器隧道的安裝工作正式啟動(dòng)。這一關(guān)鍵步驟意味著設(shè)備從組裝階段成功過(guò)渡到安裝階段。

圖3：直線加速器標(biāo)準(zhǔn)模組正式起吊安裝

SHINE項(xiàng)目的相關(guān)負(fù)責(zé)人、合作廠商代表、項(xiàng)目經(jīng)理部成員以及加速器總體與分總體的參建人員共同見(jiàn)證了這一重要時(shí)刻。目前，SHINE直線加速器和波蕩器線的工藝設(shè)備已全面進(jìn)入批量制造和安裝階段，預(yù)計(jì)整個(gè)直線加速器與FEL-I和FEL-II波蕩器線將在2026年內(nèi)完成安裝，并計(jì)劃于2027年第二季度完成調(diào)束，達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

圖4：SHINE裝置加速器主要負(fù)責(zé)單位領(lǐng)導(dǎo)出席起吊現(xiàn)場(chǎng)

SHINE裝置的建設(shè)不僅將填補(bǔ)我國(guó)在高端光子科學(xué)裝置領(lǐng)域的空白，還將為國(guó)際光學(xué)大科學(xué)裝置領(lǐng)域注入新的活力。作為一臺(tái)兼具高重頻、高亮度、高時(shí)空分辨能力的X射線自由電子激光裝置，SHINE無(wú)疑將成為多學(xué)科交叉研究的強(qiáng)大平臺(tái)，為張江綜合性國(guó)家科學(xué)中心及上海科創(chuàng)中心的建設(shè)提供重要支撐。