大连先进光源及其预研项目

一、大连先进光源简介

2013年起，中国科学院大连化学物理研究所杨学明院士团队酝酿并提出了建设新一代高重复频率极紫外自由电子激光装置的计划。经过此后几年的不断思考和深化，该计划逐渐成熟。2018年，大连化物所正式向中国科学院提出了项目建议，并参与了国家重大科技基础设施“十四五”规划的申请。

该项目全称为“基于高亮度极紫外自由电子激光的前沿科技研究设施”，简称“大连先进光源”。项目建设目标是发展一台基于超导加速器技术、兼具极高亮度和超快特性极紫外自由电子激光的前沿科学设施，并且发展从宏观到微观、从静态到动态、从微量到痕量的高灵敏度、超快实验研究方法，来推动能源环境、量子材料、生物分子、极紫外光刻等前沿科技领域重大科学问题的研究，推动能源环境、先进材料、生命健康、集成电路等战略性新兴产业和未来产业的发展。该项目是推动国家级实验室、辽宁实验室和沈大区域性科创中心建设的重要支撑，是大连英歌石科学城建设的核心工程，也是振兴东北区域发展的重要引擎，将填补辽宁省内至今尚无重大科技基础设施的空白，在科技创新和区域发展中都具有非常重要的意义。

二、大连先进光源预研项目的建设历程

为了支持大连化物所加快推动这一技术的研发工作，2018年8月，大连市政府与大连化物所签订《大连先进光源预研项目合作框架协议》，支持开展大连先进光源预研项目。该预研项目的核心任务是攻克电子枪、超导加速器等大连先进光源项目建设所需的各项核心关键技术，以达到降低总体项目建设风险、确保工程顺利实施的目的。

2019年，研发团队开展了项目方案设计和前期论证等工作，并在大连市发改委和科技局的指导下，完成了《大连先进光源预研项目关键核心技术设备研制项目资金申请报告》，并于2019年6月正式获得了批复。为了更好地推动项目建设和管理，大连化物所通过前期酝酿和筹备，于2020年初成立了大连光源科学研究室，统筹负责大连先进光源预研项目的实施和管理工作。自此，大连先进光源预研项目正式启动实施。

在开展技术研发的同时，为了解决大连先进光源预研项目基建用房的需求，大连化物所自筹1.5亿元，在大连英歌石启动了“大连先进电子束测试平台项目”。该项目作为大连先进光源预研项目的基建配套项目，于2021年9月22日在英歌石科学城举行奠基仪式（新闻链接点击阅读），并于2024年完成交付。

中国科学院大连化学物理研究所与深圳综合粒子设施研究院（后于2025年改名为“深圳先进光源研究院”，简称“先光院”）组成联合研发团队，共同推动了大连先进光源预研项目核心关键技术的研发工作。经过严谨讨论和系统梳理，研发团队确定将光阴极电子枪系统、超快激光系统、全固态射频功率源系统、超导加速器系统、低温液氦系统等5项核心关键技术的研发作为本项目的重点任务和目标。在基建项目尚未交付前，研发团队积极克服场地困难，充分利用长兴岛园区的空余实验空间，相继开展上述各项核心关键技术的研发。2023年，研发团队陆续完成了大部分系统的独立研发工作，并于2023年底前后开始进场安装。2024年，所有束流元件均开始有序进场安装，研发团队与中国科学院高能物理研究所（新闻链接点击阅读）和上海高等研究院分别联合研制的两套超导加速模组也都相继完成研制，并成功运抵预研项目现场（新闻链接点击阅读）。此时，大连先进光源预研项目进入到了最为关键的现场安装和测试阶段。2024年底，所有核心关键设备系统均分别完成了现场安装和测试验收工作，所有系统的工作指标均达到了大连先进光源预研项目的预期目标（光阴极直流高压电子枪和驱动激光系统，低温系统，超导腔垂测系统）。

2025年1月，研发团队正式启动了系统功能联调工作。为了确保装置的安全运行，研发团队于2025年5月成功取得国家环保部颁发的《辐射安全许可证书》，为项目的运行提供了重要保障。经过一系列的摸索和故障排除，2025年5月，研发团队开始对超导加速器进行降温，维持2K（即-271℃）运行。6月，完成超导加速器超导腔微波功率测试，为高重复频率电子束流贯通出束做好最后的冲刺和准备工作。7月，研发团队开始进行2K模式下的电子束流联合调试。在经历大概半个月的联合调试后，研发团队开始尝试开展百万赫兹级重复频率电子束流实验，并于7月24日晚23时15分成功实现了稳定出束（新闻链接点击阅读）。目前，束流测试平台已成功实现0.1毫安平均流强电子束流的稳定加速运行，具体技术指标包括：电子束流能量大于1亿电子伏特、单脉冲电荷量大于100皮库、重复频率为1百万赫兹，整个平台稳定运行持续1小时，束流能量稳定性优于0.01%（RMS）。

8月1日，大连化物所组织了大连先进光源预研项目电子束流测试专家验收会。专家组由来自上海科技大学、中国科学院近代物理研究所、中国工程物理研究院应用电子学研究所、粤港澳大湾区（广东）量子科学中心、中国科学技术大学、中国科学院高能物理研究所、张江实验室的7位专家组成。专家组认真听取了项目组所作的《大连先进光源预研项目研制历程》和《束流自测结果与测试方案汇报》两个报告。经过现场质询及讨论，专家组认可项目组提出的现场测试大纲，并据此进行了电子束流现场测试。专家组认为，测量结果均达到或超过大连先进光源注入器的设计指标。

束流测试平台

超导低温测试平台