近日，上海硬X射线自由电子激光装置 (SHINE) 连续迎来两大建设节点：束流加速能量达标、超导加速标准模组及波荡器隧道安装工作正式启动。两大项目关键节点既证明了原有设计方案的科学性及合理性，又为SHINE装置面向多学科前沿应用需求做好了保障。在此基础上，SHINE直线加速器工艺设备已全面进入加工制造及安装阶段，并预期于2027年第二季度完成调束，达到验收指标。

依据基本科学需求，建设大国科研重器

上海SHINE装置，是“十三五”国家重大科技基础设施建设规划优先启动项目，自立项之日起，就受到了各国学者的热切关注。作为张江综合性国家科学中心的核心项目，SHINE选址上海张江科学城，埋深29 m，长3.11 km，将建设1台电子能量8 GeV的超导直线加速器，3条波荡器线，3条光学束线，1个100 PW超强超短激光系统，以及首批10个实验站。据了解，装置提供的光子能量范围覆盖0.4-25 keV，具备超高峰值亮度和平均亮度、高重复频率 (1 MHz)、飞秒量级超快脉冲等优异特性，同时具备纳米级超高空间分辨能力和飞秒级超快时间分辨能力。

图1 SHINE装置俯瞰规划图

（图源：上海张江先进光源大科学装置集群 ）

据悉，SHINE装置将为能源、材料、物理、化学以及生命科学等多项基础学科的关键科学问题，提供具有高分辨成像、超快动力学分析以及先进结构解析等多重技术优势的顶尖研究手段。作为全球唯一一台能够与100 PW量级超强超短激光汇聚合束的硬X射线自由电子激光装置，SHINE将能够把光和物质的相互作用研究推进到强场量子电动力学领域，拓展人类对于世界的认知层次。作为未来几年内基础科学研究领域内最受关注的大国重器；将使得光子科学领域形成中国-美国-欧洲三足鼎立的格局，实现我国先进光源从“跟跑”到“领跑”历史性跨越。

直线加速器建设新节点：100 MeV注入器束流贯通

2024年10月30日，SHINE开启注入器束流调试工作，并实现了束流贯通任务。注入器是SHINE直线加速器的最主要组成部分之一，包含一台光阴极常温连续波甚高频电子枪、一个常温L波段聚束器、工作在2K液氦温区的一台单腔超导加速模组和八腔超导加速模组等束流加速设备，对加速器束流性能起着决定性的作用。当天上午，电子枪发射的20皮库 (pC) 束团电荷量经聚束器加速后，首次进入超导模组段加速单元。现场调试人员依次完成两台超导加速模组共9支超导加速腔的幅相调节和相位扫描。经初步优化，束团电荷量为20 pC、重复频率为10 Hz、能量为100 MeV 的束流顺利抵达注入器末端的45 kW 满功率废束桶，成功实现注入器束流贯通。晚间，工作人员正式将束流加速能量优化至工程设计要求的100 MeV指标。

图2 注入器设计建设团队在控制室合影留念

（图源：上海高等研究院 ）

据了解，这是继2023年底电子枪段实现束团能量为750 keV、电荷量为100 pC和重复频率为1 MHz 束流指标后，SHINE装置迎来的又一加速器调束里程碑，标志着工程进入注入器整机束流调试的新阶段。据中国科学院报道，SHINE调束团队将在此性能基础上，再接再厉，继续提升和优化束流参数，力争在2024年年底，使SHINE注入器全面达到设计指标。

马不停蹄，直线加速器吊装建设工作正式启动

注入器束流贯通后，SHINE装置在加速器建设方面也迎来了重大进展：11月8日上午11时26分，首台1.3 GHz超导加速标准模组，在吊车的牵引下缓缓下降，这标志着SHINE装置超导加速标准模组及波荡器隧道安装工作的正式启动；10分钟后，首台FEL-Ⅱ 波荡器也顺利起吊。加速器标准模组及波荡器的顺利起吊，意味着该标段最重要、最关键核心设备，从组装成功转入安装的新阶段。

图3 直线加速器标准模组正式起吊安装

SHINE项目法人单位上海科技大学、项目共建单位中国科学院上海高等研究院的相关领导，合作厂商代表、项目经理部成员、各总体代表、加速器总体与分总体参建人员代表等出席安装启动仪式。目前，SHINE直线加速器和波荡器线工艺设备已全面进入批量制造和安装阶段，预计整个SHINE直线加速器与FEL-I和FEL-II波荡器线将在2026年内完成安装，于2027年第二季度完成调束，达到验收指标。

图4 SHINE装置加速器主要负责单位领导出席起吊现场

展望明天，上海之光必将傲立浪潮动

从注入器性能达标，到加速器标准模组吊装安装，SHINE装置的建设正在如火如荼地进行着，它的顺利建成，将使我国拥有一台兼具高重频、高亮度、高时空分辨能力的X射线自由电子激光装置，并将为诸多基础科学研究领域带来一件强大非凡的研究利器。作为在国际光学大科学装置领域内占据重要地位的先进工程项目，SHINE的建设规模及建成后拟达到的指标，均为世界顶尖水平，可以预见：面对广阔多样的科学用户需求，SHINE将形成一个独居特色，多学科交叉的先进科学研究平台，为张江综合性国家科学中心以及上海科创中心建设提供重要支撑。