2020年6月11日,國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施--X射線自由電子激光試驗裝置(簡稱:SXFEL試驗裝置)EEHG-HGHG級聯(lián)模式自由電子激光通過了中國科學(xué)院條件保障與財務(wù)局組織的工藝測試。測試組由來自中國科學(xué)院近代物理所、中國科學(xué)院高能物理所、中國科學(xué)院大連化物所、上海交通大學(xué)、上??萍即髮W(xué)等單位的專家組成,夏佳文院士任測試組組長。專家組聽取了項目組關(guān)于EEHG-HGHG級聯(lián)的調(diào)試和自測報告,詳細(xì)討論確定了測試大綱,并進(jìn)行了現(xiàn)場測試,測試結(jié)果表明:第一級自由電子激光工作在EEHG模式,第二級自由電子激光工作在HGHG工作模式;第一級EEHG模式獲得了比HGHG模式更窄的帶寬和更高的中心波長穩(wěn)定性;在國際上首次實現(xiàn)了EEHG-HGHG級聯(lián)模式放大,在8.94 nm波長下最大峰值功率超過100 MW。
SXFEL試驗裝置由中國科學(xué)院和教育部共同建設(shè),項目法人單位為中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理所,北京大學(xué)為共建單位,清華大學(xué)為合作單位。裝置建設(shè)得到了中國科學(xué)院上海高等研究院、上海科技大學(xué)、中國科學(xué)院高能物理所和中國科學(xué)院大連化學(xué)物理所等單位的大力支持和積極參與。SXFEL試驗裝置的科學(xué)目標(biāo)為:探索兩級外種子自由電子激光級聯(lián)模式,包括兩級級聯(lián)HGHG和EEHG-HGHG級聯(lián)模式,以發(fā)展硬X射線自由電子激光裝置的技術(shù)路線,解決并掌握關(guān)鍵技術(shù)。SXFEL試驗裝置的工程目標(biāo)為:建成由射頻電子直線加速器驅(qū)動的軟X射線自由電子激光裝置,為升級為用戶裝置提供基礎(chǔ)。
SXFEL試驗裝置由光陰極注入器、主加速器、兩級級聯(lián)波蕩器和公用設(shè)施等組成,設(shè)計指標(biāo)為:電子能量0.84吉電子伏特,電荷量0.5納庫,峰值電流不小于500安培,歸一化發(fā)射度不大于2.5毫米毫弧度,波長小于9納米,脈沖峰值功率不小于100兆瓦,脈沖長度100至200飛秒。
SXFEL試驗裝置于2015年初正式開工建設(shè),2016年12月實現(xiàn)了波蕩器通束出光,2019年3月19日直線加速器通過工藝測試,2020年5月29日兩級級聯(lián)HGHG自由電子激光通過工藝測試。
至此,SXFEL試驗裝置完全達(dá)到了國家批復(fù)的設(shè)計指標(biāo),全面完成了項目工程目標(biāo)和科學(xué)目標(biāo)。

第一級中心波長及其穩(wěn)定性對比:EEHG模式(左)與HGHG模式(右)

第二級中心波長穩(wěn)定性對比:EEHG-HGHG級聯(lián)模式(左)與HGHG-HGHG級聯(lián)模式(右)
光斑模式:第一級(左),第二級(右)

增益曲線:第一級(左),第二級(右)


