同步輻射光源新增線站相關(guān)加速器安裝與調(diào)試

焦廣為 田順強(qiáng),2 相升旺 朱亞 劉新忠 吳帥

1（中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院 上海 201204）

2（中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所 上海 201800）

上海光源（Shanghai Synchrotron Radiation Facility，SSRF）是我國(guó)第一臺(tái)中能第三代同步輻射光源，于2009年5月正式開(kāi)放運(yùn)行，總體性能位居國(guó)際同類裝置先進(jìn)水平。光源加速器由一臺(tái)150 MeV直線加速器、一臺(tái)150 MeV~3.5 GeV增強(qiáng)器、一臺(tái)3.5 GeV儲(chǔ)存環(huán)及兩條輸運(yùn)線組成。上海光源每年開(kāi)機(jī)約7 000 h，其中實(shí)驗(yàn)供光約4 500 h。運(yùn)行期間，裝置穩(wěn)定高效運(yùn)行、性能不斷提升，加速器開(kāi)機(jī)率（Availability）、平均無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間間隔（Mean Time Between Failures，MTBF）、平均故障修復(fù)時(shí)間（Mean Down Time，MDT）等主要運(yùn)行指標(biāo)處于同類裝置的國(guó)際先進(jìn)水平［1-2］。2016年上海光源線站工程（二期工程）［3］開(kāi)工建設(shè)，至今已建成了一批具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高水平線站，項(xiàng)目于2023年開(kāi)始正式運(yùn)行。目前上海光源共有34條光束線46個(gè)實(shí)驗(yàn)站開(kāi)放運(yùn)行［1-2，4］。

上海光源后續(xù)線站項(xiàng)目是指目前正在建設(shè)的，由相關(guān)單位出資建設(shè)的用戶線站項(xiàng)目，旨在滿足特定用戶的科學(xué)前沿研究和工業(yè)應(yīng)用研發(fā)需求，為上海光源提供具有更多用途的光束線站。其中有兩條光束線是基于儲(chǔ)存環(huán)第4個(gè)直線節(jié)安裝的兩臺(tái)雙斜角插入件（即使用三塊小二極鐵使束流經(jīng)過(guò)這兩臺(tái)插入件時(shí)的路徑存在雙斜角，使在同一直線節(jié)上的兩臺(tái)插入件發(fā)出的光子束足夠分離，以同時(shí)向兩條束線供光），該束線站是旨在解決材料和能源重大問(wèn)題的基礎(chǔ)性多功能研究平臺(tái)。在實(shí)際工程實(shí)施中，項(xiàng)目組克服了一系列的技術(shù)和管理上的挑戰(zhàn)，確保了項(xiàng)目的順利進(jìn)行。本文以此為切入點(diǎn)，探討這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)中的主要挑戰(zhàn)、應(yīng)對(duì)策略及取得的成果。

1 插入件介紹

插入件（Insertion Devices，IDs）是一種特殊的磁鐵組合，其磁結(jié)構(gòu)按周期性排列，如圖1所示。插入件主要分為兩類：波蕩器和扭擺器。由于它們產(chǎn)生的同步輻射光具有不同的特點(diǎn)和應(yīng)用需求，因此它們對(duì)磁場(chǎng)的要求也有所不同。對(duì)于扭擺器，其主要關(guān)注特征能量和輻射功率等參數(shù)。扭擺器通常需要具有較高的峰值磁場(chǎng)，以獲得較高通量的光束，而波蕩器一般追求輻射光的單色性和高亮度等特性。通常情況下波蕩器的周期長(zhǎng)度較短，周期數(shù)相對(duì)較多。上海光源的插入件包括多種類型，如常規(guī)扭擺器（Wiggler）、真空內(nèi)波蕩器（In-Vacuum Undulators，IVUs）［2］和橢圓極化波蕩器（Elliptic Polarized Undulators，EPUs）［5-6］等常規(guī)插入件，以及超導(dǎo)扭擺器（Superconducting Wiggler，SCW）［7］、低溫永磁波蕩器（Cryogenic Permanent Magnet Undulators，CPMU）［8］等，目前共計(jì)24臺(tái)，其中有12臺(tái)是雙斜角安裝的插入件（Double Canted IDs）［8］。這些插入件在上海光源的束線工程中發(fā)揮了重要作用，為各種研究提供了多樣化的高品質(zhì)同步輻射。

圖1 插入件磁排列示意圖Fig.1 Schematic diagram of the magnet array of the insertion devices

上海光源后續(xù)線站項(xiàng)目中有兩條用戶線站需要在儲(chǔ)存環(huán)的第4段直線節(jié)安裝了一臺(tái)常規(guī)扭擺器（Wiggler）和一臺(tái)真空內(nèi)波蕩器（In-vacuum Undulator，IVU），圖2為這兩臺(tái)插入件的安裝機(jī)械圖，表1為Wiggler和IVU設(shè)計(jì)參數(shù)。其中扭擺器周期長(zhǎng)度為100 mm，可調(diào)節(jié)的磁隙范圍在15~100 mm之間，峰值磁場(chǎng)強(qiáng)度為1.58 T。Wiggler全氣隙中，±16 mm橫向范圍內(nèi)，Bx與By一次積分場(chǎng)波動(dòng)在± 40 Gs·cm以內(nèi)，多極場(chǎng)分量均滿足要求；二次積分場(chǎng)均在±12 000 Gs·cm2以內(nèi)。真空內(nèi)波蕩器周期長(zhǎng)度為20 mm，可調(diào)節(jié)的磁隙工作范圍在6~30 mm之間，峰值磁場(chǎng)為0.84 T。IVU全氣隙中，±16 mm橫向范圍內(nèi)，Bx與By一次積分場(chǎng)波動(dòng)在±50 Gs·cm以內(nèi)，多極分量均滿足要求；二次積分場(chǎng)均在±10 000 Gs·cm2以內(nèi)，滿足設(shè)計(jì)要求。圖2中A標(biāo)識(shí)了生成雙斜角的三塊小二極鐵，雙斜角的最大值一般由鋸齒墻出光孔的大小確定，最小角度一般由兩條光束線元器件安裝位置得以足夠分離的空間來(lái)確定［9-10］，該段直線節(jié)的兩臺(tái)插入件的夾角為8 mrad，與直線節(jié)中心線夾角分別為4 mrad，束流軌跡向儲(chǔ)存環(huán)內(nèi)偏，其中IVU位于上游，Wiggler位于下游。圖2中B標(biāo)識(shí)了兩臺(tái)插入件軌道擾動(dòng)前饋補(bǔ)償線圈，均為水平和垂直組合的線圈，其中中間一個(gè)為兩臺(tái)插入件共用。

表1 扭擺器和波蕩器參數(shù)Table 1 Wiggler and IVU parameters

圖2 第4段直線節(jié)雙斜插入件安裝布置圖（左側(cè)為IVU，右側(cè)為扭擺器，A表示生成雙斜角的小二極鐵，B表示插入件軌道擾動(dòng)補(bǔ)償線圈）Fig.2 Mechanical diagram of the installation of the double-canted insertion devices in the fourth straight section(The left side is the IVU and the right side is the Wiggler.A represents the small diode that generates the double-canted angle,and B represents the closed-orbit distortion compensation coil of the ID)

圖3為使用SPECTRA程序［11］計(jì)算的IVU20和Wiggler100的光譜圖。其中IVU的最高亮度為3 keV時(shí)的5.86×1019Photon·s-1·mm-2·mrad-2·(0.1%B.W.)-1，而能量為10 keV的光子亮度為2.18×1019。扭擺器的最高通量為3 keV時(shí)的2.75×1015Photon·s-1·(0.1%B.W.)-1，能量為10 keV的光子通量為1.92×1015，30 keV的光子仍具有4.50×1014的通量。

圖3 04IVU和04Wiggler光譜亮度(a)與通量(b)Fig.3 Spectral brightness (a) and flux (b) of 04IVU and 04Wiggler

2 插入件安裝工作

本節(jié)將介紹插入件的安裝工作，詳細(xì)討論在安裝過(guò)程中遇到的問(wèn)題以及相應(yīng)的高效解決方案。具體安裝過(guò)程如下所示：

1）安裝過(guò)程首先從拆卸直線節(jié)的原有設(shè)備開(kāi)始。設(shè)備拆卸完畢后，由機(jī)械系統(tǒng)執(zhí)行插入件的地腳劃線、吊裝和準(zhǔn)直操作，具體流程如下：

（1） 插入件標(biāo)定，利用激光跟蹤儀測(cè)量插入件磁組件安裝面的幾何中心、基準(zhǔn)線或基準(zhǔn)面，根據(jù)相互關(guān)系，建立插入件本體坐標(biāo)系，將插入件幾何中心轉(zhuǎn)移到插入件機(jī)架的靶標(biāo)孔上，用以現(xiàn)場(chǎng)安裝；

（2） 按設(shè)計(jì)圖紙，根據(jù)插入件安裝位置前后四極鐵中心建立局部坐標(biāo)系，得出在局部坐標(biāo)系下插入件地腳坐標(biāo)及靶標(biāo)安裝坐標(biāo)；

（3） 利用激光跟蹤儀進(jìn)行安裝現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)測(cè)量，建立與設(shè)計(jì)圖紙對(duì)應(yīng)的局部坐標(biāo)系，根據(jù)圖紙地腳坐標(biāo)進(jìn)行地腳劃線打孔；

（4） 插入件吊裝粗就位，利用激光跟蹤儀根據(jù)靶標(biāo)安裝坐標(biāo)對(duì)插入件位置進(jìn)行精確調(diào)整，調(diào)整完成后靶標(biāo)實(shí)際坐標(biāo)與安裝坐標(biāo)差值小于0.1 mm。

2） 真空連接、檢漏和烘烤。

3） 完成隧道內(nèi)工藝接線。

4） 機(jī)電聯(lián)調(diào)以及控制界面的遠(yuǎn)程調(diào)試。

在正式開(kāi)始安裝工作前，項(xiàng)目組應(yīng)對(duì)插入件進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)備測(cè)試，包括機(jī)械運(yùn)動(dòng)測(cè)試、磁場(chǎng)測(cè)試和墊補(bǔ)、真空度測(cè)試等，確保其靜態(tài)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。其中機(jī)械運(yùn)動(dòng)測(cè)試主要對(duì)插入件的磁間隙運(yùn)動(dòng)控制進(jìn)行測(cè)試，IVU和Wiggle的GAP運(yùn)動(dòng)范圍分別為6~30 mm和15~100 mm，定位精度好于±1 μm。磁場(chǎng)測(cè)試和墊補(bǔ)包括磁場(chǎng)點(diǎn)測(cè)和線測(cè)，通過(guò)點(diǎn)測(cè)測(cè)試插入件磁場(chǎng)的峰值磁場(chǎng)和相位誤差，通過(guò)旋轉(zhuǎn)線圈測(cè)試插入件的磁場(chǎng)一、二次積分，結(jié)果均滿足指標(biāo)要求，如表1中所示。真空度測(cè)試主要是IVU離線極限真空測(cè)試，真空度好于5×10－8Pa，也滿足離線真空度要求。同時(shí)需確保對(duì)備品和備件有充足的了解，選擇經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員，以減少不必要的成本并降低潛在風(fēng)險(xiǎn)［12］。具體問(wèn)題分析如下：

1）真空盒工藝誤差。此類問(wèn)題常見(jiàn)于插入件安裝階段，施工人員在安裝過(guò)程中發(fā)現(xiàn)真空盒尺寸誤差較大，出現(xiàn)焊疤等具體情況。此類情況發(fā)生后，由項(xiàng)目組現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估，一般采取現(xiàn)場(chǎng)再加工或返廠維修更換等措施。后續(xù)線站項(xiàng)目曾經(jīng)發(fā)生過(guò)真空盒焊縫處尺寸超差1.5 mm的情況，安裝人員通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)再加工，去除多余焊縫厚度，保證真空盒總體高度誤差滿足±0.5 mm要求。

2）安裝任務(wù)沖突。在實(shí)際操作過(guò)程中，受隧道內(nèi)有限空間影響，并行任務(wù)往往出現(xiàn)互相干擾的情況，如在抽真空過(guò)程中不能同時(shí)進(jìn)行工藝橋架改造和接線。后續(xù)線站項(xiàng)目在安裝插入件前期需排定項(xiàng)目?jī)?yōu)先級(jí)，過(guò)程中遇到問(wèn)題現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)協(xié)調(diào)解決的方式，有力地減少了此類問(wèn)題的發(fā)生。

3）項(xiàng)目安裝超期問(wèn)題。安裝過(guò)程的突發(fā)問(wèn)題會(huì)帶來(lái)超期問(wèn)題，如上文所介紹的真空盒工藝誤差問(wèn)題曾導(dǎo)致安裝任務(wù)延期兩天的情況。因此，原則上項(xiàng)目組應(yīng)事先對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行深入評(píng)估，做好預(yù)案以應(yīng)對(duì)此類問(wèn)題。表2為項(xiàng)目組估算的后續(xù)線站項(xiàng)目安裝階段部分風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)及其預(yù)案。

表2 后續(xù)線站項(xiàng)目安裝階段風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)與預(yù)案Table 2 Risk items and contingency plans during the installation phase of subsequent beamline projects

3 插入件調(diào)試工作

插入件是由周期性磁鐵排列組成，理想情況下電子通過(guò)插入件的磁場(chǎng)積分為零。而實(shí)際情況中，受到制造工藝、安裝精度的制約，插入件的實(shí)際磁場(chǎng)存在不可避免的誤差，一次積分場(chǎng)和二次積分場(chǎng)不再為零，且隨著插入件間隙變化而變化。在調(diào)整插入件的磁間隙（gap）和相位（phase）時(shí)，一次磁場(chǎng)積分誤差導(dǎo)致的電子軌跡角度偏移和二次磁場(chǎng)積分誤差導(dǎo)致的位置偏移，必然會(huì)使束流閉合軌道產(chǎn)生偏離，對(duì)加速器的運(yùn)行性能造成影響。由于上海光源的儲(chǔ)存環(huán)包含多個(gè)插入件，每個(gè)插入件在運(yùn)行時(shí)引發(fā)的軌道擾動(dòng)各不相同，這對(duì)儲(chǔ)存環(huán)的軌道穩(wěn)定性產(chǎn)生了顯著影響［13-14］。為盡量克服此問(wèn)題，我們采用了軌道前饋補(bǔ)償法［4，15-16］。

插入件軌道前饋補(bǔ)償法是指通過(guò)在插入件兩端設(shè)置校正子，局部補(bǔ)償插入件調(diào)節(jié)過(guò)程中造成的閉軌擾動(dòng)，從而盡可能消除其對(duì)儲(chǔ)存環(huán)軌道穩(wěn)定性的影響［16］。由于插入件對(duì)軌道擾動(dòng)的重復(fù)性較好，實(shí)際調(diào)試中可以通過(guò)建立前饋表的方式來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。根據(jù)插入件的特性，前饋表分為一維（平面型插入件）和二維（如橢圓極化波蕩器）兩種，主要包括gap和shift值及所對(duì)應(yīng)的校正子補(bǔ)償量。平面型插入件僅有磁間隙一個(gè)變量，因而其前饋表是一維表。但橢圓極化波蕩器插入件不僅可以調(diào)節(jié)磁間隙，還可以調(diào)節(jié)磁極的縱向相對(duì)位置，因此需要測(cè)量二維前饋表。通常情況下，扭擺器的積分場(chǎng)相對(duì)較大，對(duì)束流動(dòng)力學(xué)造成的擾動(dòng)也較大。相比扭擺器，真空內(nèi)波蕩器一般對(duì)束流的軌道擾動(dòng)較小。

第4段直線節(jié)的插入件軌道前饋校正子如圖2中所示，其中中間的校正線圈為兩臺(tái)插入件共用，前饋補(bǔ)償量為兩臺(tái)插入件設(shè)置值的疊加。我們利用基于響應(yīng)矩陣的梯度下降法對(duì)IVU和Wiggler進(jìn)行了軌道前饋表的測(cè)量，結(jié)果如圖4所示，其中包括IVU和Wiggler軌道補(bǔ)償前后的全環(huán)擾動(dòng)量（圖4（a））和4個(gè)前饋電源與gap的變化關(guān)系（圖4（b））。表3列出了IVU和Wiggler加與不加軌道前饋時(shí)，對(duì)束流軌道的擾動(dòng)量（全環(huán)均方根值，Root-Mean-Square，RMS）。圖4中，實(shí)線表示未加軌道前饋前的水平和垂直軌道畸變的RMS值；虛線則表示加軌道前饋后的水平和垂直軌道畸變的RMS值；En-HorCC和En-VerCC分別表示插入件入口的水平和垂直補(bǔ)償電流；Ex-HorCC和En-VerCC分別表示插入件入口的水平和垂直補(bǔ)償電流。為了確保IVU和Wiggler在不同間隙下軌道擾動(dòng)都能得到較好的補(bǔ)償，我們測(cè)量了IVU磁間隙從30 mm至6 mm之間的25個(gè)間隙點(diǎn)，對(duì)于Wiggler，測(cè)量了磁間隙從100 mm至15 mm之間的30個(gè)間隙點(diǎn)。

表3 IVU和Wiggler加軌道前饋前后軌道擾動(dòng)匯總及積分場(chǎng)誤差Table 3 Summary of closed-orbit distortion before and after feedforward, and the integral field errors of IVU and Wiggler

圖4 軌道補(bǔ)償前后IVU和Wiggler的全環(huán)擾動(dòng)量(a)，4個(gè)前饋電源與磁間隙的變化關(guān)系(b)Fig.4 Schematic of total disturbance momentum of IVU＆amp;Wiggler before and after orbit compensation (a), the relationship between the four feedforward power supplies and variation of magnetic gap (b)

由圖4可知，在加軌道前饋校正之前，IVU對(duì)水平軌道和垂直軌道最大擾動(dòng)分別為26 μm和40 μm，Wiggler對(duì)水平軌道和垂直軌道最大擾動(dòng)分為36 μm和22 μm。其中，水平方向最小間隙下，軌道畸變并不是最大的原因是插入件的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中采用了墊補(bǔ)技術(shù)，降低了最小間隙時(shí)的積分場(chǎng)誤差。經(jīng)過(guò)軌道前饋校正后，IVU和Wiggler最大軌道擾動(dòng)均小于2 μm。前饋電流相對(duì)于間隙變化的平滑性較好，一般可以通過(guò)插值法來(lái)補(bǔ)償任何間隙的軌道擾動(dòng)?？傮w來(lái)說(shuō)，插入件軌道前饋補(bǔ)償法可以有效地補(bǔ)償插入件對(duì)束流閉軌的影響。

4 束流真空清洗

前端區(qū)在受到同步輻射光照射后會(huì)瞬時(shí)放氣影響真空度，在正常運(yùn)行中為了不因此影響供光，需要預(yù)先使用合適的老練方式（真空清洗）降低放氣概率，上海光源一般在插入件和前端區(qū)安裝結(jié)束后進(jìn)行該工作。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，新增光束線站前端區(qū)真空度要達(dá)到基本不影響儲(chǔ)存環(huán)真空度的程度，需要兩到三年時(shí)間。鑒于此，后續(xù)線站項(xiàng)目?jī)?yōu)化了工作方案，將束流真空清洗分為被動(dòng)或主動(dòng)兩種模式。主動(dòng)模式是在儲(chǔ)存環(huán)存在一定束流時(shí)，通過(guò)人為調(diào)節(jié)插入件磁間隙，使用同步輻射光進(jìn)行真空清洗，這樣可以在短時(shí)間內(nèi)大幅度改善局域真空。被動(dòng)模式則是拉開(kāi)相應(yīng)插入件，僅使儲(chǔ)存環(huán)和前端區(qū)真空室連接后，僅靠前端區(qū)內(nèi)表面緩慢放氣，完成清洗過(guò)程。被動(dòng)模式的優(yōu)點(diǎn)在于安全性高、對(duì)全環(huán)的影響較小、不需要耗費(fèi)專門的時(shí)間，可以和其他的工作同步進(jìn)行。上海光源后續(xù)線站項(xiàng)目實(shí)際調(diào)試通常采用兩種模式相結(jié)合的方法（被動(dòng)→主動(dòng)→被動(dòng)）進(jìn)行，這樣在確保設(shè)備安全的前提下可實(shí)現(xiàn)最佳清洗效果。

圖5為第4段直線節(jié)新增束線前端區(qū)的一次真空清洗過(guò)程。初期提升流強(qiáng)的過(guò)程中，操作人員密切觀察該區(qū)域和全環(huán)真空度，提升完畢后通過(guò)束流decay的方式清洗真空，期間可同時(shí)進(jìn)行一些機(jī)器研究工作。在清洗進(jìn)行至6 h左右時(shí)，操作人員因機(jī)器研究任務(wù)進(jìn)行了踢束，真空度也隨之降低至最低點(diǎn)。束流真空清洗過(guò)程中會(huì)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估的方式不定時(shí)補(bǔ)注束流，保證真空清洗效果。為保證上海光源高質(zhì)量供光，盡可能降低對(duì)全環(huán)真空的影響，束流真空清洗一般不宜超過(guò)12 h。完成任務(wù)后，操作人員關(guān)閉安全光閘后，前端區(qū)真空度隨之降低。由圖5可知，在清洗過(guò)程中，前端區(qū)真空度隨著束流清洗時(shí)間增長(zhǎng)逐步下降，200 mA流強(qiáng)下的真空度已由清洗開(kāi)始的1.87×10-5Pa下降至9.20×10-6Pa，耗時(shí)未超過(guò)12 h。通過(guò)優(yōu)化真空清洗方法，目前儲(chǔ)存環(huán)C04前端區(qū)靜態(tài)真空度已達(dá)9.78×10-8Pa，大幅提升了真空清洗效果。

圖5 新增束線工程前端區(qū)真空清洗過(guò)程Fig.5 Vacuum cleaning of the front-end area of a new beamline project

5 運(yùn)行過(guò)程中遇到的問(wèn)題

表4列出了上海光源投入運(yùn)行以來(lái)影響光源總體供光，與束線站及前端區(qū)相關(guān)的故障，其中，聯(lián)鎖邏輯錯(cuò)誤、前端區(qū)真空異常及安全光閘硬聯(lián)鎖是最常見(jiàn)的問(wèn)題。這些問(wèn)題在運(yùn)行過(guò)程中得到了逐步解決，后續(xù)線站項(xiàng)目相關(guān)的事項(xiàng)也基于這些優(yōu)化的方案來(lái)處理，因此在相應(yīng)的安裝調(diào)試過(guò)程中未出現(xiàn)過(guò)這些問(wèn)題。因其經(jīng)驗(yàn)對(duì)今后的工作比較重要，故將相關(guān)的解決方案作如下歸納。

表4 線站運(yùn)行過(guò)程中常見(jiàn)故障分析Table 4 Analysis table of common faults during beamline station operation

1）聯(lián)鎖邏輯錯(cuò)誤。聯(lián)鎖邏輯錯(cuò)誤在上海光源的早期工程中較為顯著，同時(shí)部分設(shè)備如溫度計(jì)、水流量計(jì)、真空計(jì)存在“過(guò)保護(hù)”的問(wèn)題。上海光源插入件系統(tǒng)的聯(lián)鎖要求是保護(hù)插入件真空室及其對(duì)應(yīng)的光束線，當(dāng)插入件系統(tǒng)出現(xiàn)可能損壞設(shè)備的故障時(shí)，機(jī)器聯(lián)鎖系統(tǒng)（Machine Protection System，MPS）會(huì)采取如下措施：禁止儲(chǔ)存環(huán)高頻系統(tǒng)功率輸出以打掉束流；禁止儲(chǔ)存環(huán)注入系統(tǒng)工作；禁止直線系統(tǒng)電子槍觸發(fā)。上海光源早期為確保安全，對(duì)可能的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)都進(jìn)行了聯(lián)鎖保護(hù)。然而，這樣的“過(guò)保護(hù)”策略在誤報(bào)警和監(jiān)測(cè)元件失靈等因素的干擾下，對(duì)光源的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生了不利影響。為解決此問(wèn)題，上海光源團(tuán)隊(duì)對(duì)所有聯(lián)鎖進(jìn)行了全面檢查和修正，確保聯(lián)鎖邏輯更為合理。以插入件真空硅信號(hào)聯(lián)鎖為例，為避免真空設(shè)備誤報(bào)警導(dǎo)致聯(lián)鎖系統(tǒng)打掉束流的情況，上海光源團(tuán)隊(duì)將聯(lián)鎖邏輯由單一真空硅信號(hào)聯(lián)鎖踢束修改為相鄰兩個(gè)真空硅信號(hào)聯(lián)鎖踢束。通過(guò)這些努力，聯(lián)鎖邏輯錯(cuò)誤已大幅減少，并在2018年后幾乎全部消失［17-18］。

2）前端區(qū)真空異常。這種問(wèn)題的原因通常是真空泄漏或瞬間氣載。此類故障影響巨大，極端情況下可能導(dǎo)致儲(chǔ)存環(huán)真空破壞，包括超導(dǎo)腔［19］、三次諧波腔［19］、IVU在內(nèi)的一系列精密裝置無(wú)法運(yùn)行。為保護(hù)儲(chǔ)存環(huán)真空免受影響，故障發(fā)生后前端區(qū)自動(dòng)關(guān)閉快閥和慢閥［20］，同時(shí)光束線控制系統(tǒng)會(huì)發(fā)出真空泄漏報(bào)警信號(hào)至機(jī)器保護(hù)系統(tǒng)，由機(jī)器保護(hù)系統(tǒng)執(zhí)行踢束。氣載包括靜態(tài)熱解析氣載和光電解析氣載［21］。在前端運(yùn)行初期，光電解吸氣載較大，容易出現(xiàn)真空異常，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的清洗，光致解吸氣載會(huì)逐漸降低［21］。所以高質(zhì)量的前端區(qū)真空清洗對(duì)新束線和光源的整體運(yùn)行極為重要。因此，如第四節(jié)討論的，上海光源后續(xù)線站項(xiàng)目采取了前端區(qū)主動(dòng)加被動(dòng)真空清洗的方案。

3）安全光閘硬聯(lián)鎖。為確保線站用戶的安全，上海光源最初設(shè)置了安全光閘硬聯(lián)鎖［17］。安全光閘硬聯(lián)鎖要求束線前端區(qū)的安全光閘處于打開(kāi)狀態(tài)等情況下，禁止儲(chǔ)存環(huán)進(jìn)行常規(guī)注入。但這導(dǎo)致了在實(shí)際操作中，即使加速器準(zhǔn)備就緒，但線站光閘不能及時(shí)關(guān)閉，從而導(dǎo)致延誤。為解決此問(wèn)題，上海光源在中央控制室增設(shè)了光束線站安全總閘，中控運(yùn)行人員可在注束前后通過(guò)安全總閘遠(yuǎn)程強(qiáng)制關(guān)閉或打開(kāi)所有線站安全光閘，確保了用戶的安全并提高了效率。

6 結(jié)語(yǔ)

本文探討了已運(yùn)行光源新增束線項(xiàng)目中加速器部分的主要工作，包括新增光束線站插入件的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和真空清洗等。在插入件設(shè)計(jì)方面，文章介紹了后續(xù)線站項(xiàng)目中波蕩器和扭擺器的基本參數(shù)和用途。插入件安裝部分全面梳理了現(xiàn)場(chǎng)安裝準(zhǔn)直工作流程，分析安裝過(guò)程中常遇到的三個(gè)問(wèn)題包括：真空盒工藝誤差、安裝任務(wù)沖突、項(xiàng)目安裝超期等，并給出解決方案。插入件調(diào)試方面，對(duì)第4段直線節(jié)新增線站IVU和Wiggler進(jìn)行軌道前饋設(shè)置的測(cè)量，IVU和Wiggler最大軌道擾動(dòng)均可有效地抑制在小于2 μm的水平。該雙斜插入件Wiggler的光通量和Undulator的光亮度均滿足設(shè)計(jì)要求。束流真空清洗工作部分詳細(xì)介紹了其意義和最優(yōu)方案，后續(xù)線站項(xiàng)目前端區(qū)真空度達(dá)標(biāo)時(shí)間大幅縮短。采用了光源運(yùn)行過(guò)程中的聯(lián)鎖及其他優(yōu)化方案，后續(xù)線站項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，與光束線及前端區(qū)相關(guān)的故障被有效避免。

致謝本文在寫作過(guò)程中得到了上海光源后續(xù)線站項(xiàng)目組和陳建鋒老師的大力支持和幫助，在此表示感謝！

作者貢獻(xiàn)說(shuō)明焦廣為負(fù)責(zé)實(shí)施研究，分析、解釋數(shù)據(jù)，起草文章；田順強(qiáng)負(fù)責(zé)全面指導(dǎo)，文章審閱修改，行政、數(shù)據(jù)支持；相升旺負(fù)責(zé)實(shí)施插入件安裝和設(shè)計(jì)部分研究，圖形設(shè)計(jì)；朱亞負(fù)責(zé)實(shí)施插入件安裝和設(shè)計(jì)部分研究，采集、分析數(shù)據(jù)；劉新忠負(fù)責(zé)實(shí)施插入件調(diào)試部分研究，采集、分析、解釋數(shù)據(jù)，修訂文章；吳帥負(fù)責(zé)實(shí)施真空清洗部分研究，采集、分析數(shù)據(jù)。