近日，美国阿贡国家实验室的先进光子源（APS）宣布已经开始了其长期计划的全面升级。在这个过程中，设备中心的电子存储环将被移除，取而代之的是一个最先进的存储环，这将使同步加速器的亮度提高500倍。更明亮的光束，使其有望在能源存储、材料科学、医学等领域带来新的发现。
APS已经运行了28年，电子存储环在20世纪90年代建造并安装，为其X射线束提供动力。在超过25年的时间里，APS一直是全球范围内能带来最多成果的X射线光源之一。“像任何机器一样，APS需要升级以跟上技术的进步。”APS Upgrade（APS－ U）升级项目主管Jim Kerby表示。
该设施的超亮X射线束将关闭一年，以便进行全面升级。根据规划，APS－U升级项目的建设于今年4月17日开始，预计将在12个月内完成。美国能源部已向该项目投资了8．15亿美元，升级后的APS预计将于2024年恢复运行。
（图片来源：Argonne National Laboratory）
虽然用户操作将于4月17日暂停，但此前APS升级团队已经为该项目新存储环的建造工作了两年多。期间2022年6月，研究人员完成了一座容纳两个新实验站的新建筑的建设。几个月来，他们一直在建造几个新的实验站。新环到位后，该团队将对其进行测试，并将建造7个新的实验站。
Jim Kerby称：“尽管如此，该项目于4月17日进入了一个新阶段，拆除旧储存环、安装新储存环和建造实验站的集中工作正在进行中。”
升级过程中最耗时的部分可能发生在过去。在过去的三年或更长的时间里，阿贡团队与广泛的工业合作伙伴网络合作，这些合作伙伴已经制造了组件，这些组件将在明年聚集在一起共同完成升级。总体来看，升级计划已经酝酿了10多年。
“展望未来，明年的主要任务是拆除现有的机器，更换和测试新的存储环，”Kerby表示，“除此之外，在投用后，使用APS的研究人员将花费数年时间，以我们现在无法想象的方式探索科学的所有分支，就像他们在过去近30年里使用最初版本的APS一样。”
新的存储环由1321个强大的电磁铁、数千个电源单元和一个连接一切的薄而长的真空系统组成。它将需要32英里的电力电缆，8英里的诊断电缆和20英里的光纤。它将在阿贡园区附近的一个非现场地点进行分段组装，然后运送到现有的APS设施。总而言之，这个储存环将有三分之二英里长，重约600万磅。更亮的光束将使科学家能够更深入地观察材料内部，跟踪电池内离子的运动，并通过极小的微电子芯片追踪能量的路径。
Kerby表示：“对升级的渴望基本上来自于令人难以置信的性能提升，它将扩宽该设施将能够进行的实验范围，这些任务将交付给科学界。光源所发现的记录，以及通过这些发现所获得的知识所创造的技术的广度，推动了APS升级的愿望。在未来几十年里，它将是一个令人难以置信的设施。”
阿贡国家实验室计划在2023年夏天举行一系列首次实验研讨会，届时研究人员将讨论升级完成后的首次探索计划。科学家们使用APS在许多科学学科中进行从材料科学到化学到生物学等方面无数的实验，这些实验将在升级后的APS上继续进行。