美國托馬斯傑斐遜國家加速器裝置

JLab成立於1984年，現有雇員675人，來自世界2000多名科學家利用這一裝置進行科學研究。其主要任務是提供發現核物質基本性質絕對必需的最前沿的科學設施、機會和領導，並與工業業界合作，利用其先進技術，以及通過教育和公眾宣傳服務於國家和它的社區。

基本介紹

• 中文名：美國托馬斯傑斐遜國家加速器裝置
• 成立於：1984年
• 雇員：675人
• 來自：世界2000多名科學家

歷史

托馬斯傑斐遜國家加速器裝置TJNAF（Thomas Jefferson National Accelerator Facility），俗稱傑斐遜實驗室（Jefferson Lab）或JLab。JLab位於美國維吉尼亞州紐波特紐斯（Newport News），是美國能源部科學局下屬的國家實驗室。1996年以前，它被稱為連續電子束加速器裝置（CEBAF），這一名稱仍普遍用於JLab的主加速器。1996年5月24 日，CEBAF改為以美國政治家、思想家、哲學家、科學家、教育家，第三任美國總統托馬斯·傑斐遜（Thomas Jefferson，1743-1826）名字命名的國家加速器裝置。2006年6月1日起，它由東南大學研究協會和計算機科學公司組建的傑斐遜科學夥伴有限公司負責運行。

科學裝置

1、連續電子束加速器裝置（CEBAF）

JLab的主要研究裝置是CEBAF加速器，它由一個極化電子源和一對長1400米的超導高頻直線加速器組成。兩個超導直線加速器由含有兩個導向磁鐵的弧形段將彼此連線起來。當電子束連續運行5個軌道後，其能量最高達到6 GeV。與西歐中心或費米國家實驗室的經典環形的加速器形狀相比，這一設計看起來類似田徑場上的跑道。實際上，CEBAF是一個摺疊起來的直線加速器。

2、12 GeV 升級改造

2004年4月19日，美國能源部宣布批准JLab開始規劃一項耗資2.25億美元的項目（後來增為3.1億美元）。該項目包括將其CEBAF的能量從6 GeV提高到12 GeV，同時改進計算設備和建造第4個開展GlueX粒子物理實驗的實驗大廳D。

3、自由電子雷射（FEL）

自由電子雷射FEL（Free Electron Laser）提供強烈的，強大的雷射束流，該束流能夠調整到精確的顏色或波長。自由電子雷射器在任何波長時吸收和釋放能量，因為電子是從原子中釋放出來的。這一主要特點使自由電子雷射器比傳統的雷射被更精確地加以控制，產生以具有非常精確的脈衝形式的強烈的光。腔內缺乏雷射介質使雷射在非常高的功率水平運行，沒有通常的腔熱問題。

大事記

1984年8月，能源部提供CEBAF研究、開發和設計的最初資金，來自世界各地200多個機構的科學家、研究人員、工程師、教師和學生成立了CEBAF用戶組。

1985年5月，Hermann Grunder 就任第一任所長；CEBAF採用超導電子加速技術。

1986年10月，美國國會下撥CEBAF建造資金。

1987年2月，CEBAF開始施工。

1988年1月，CEBAF一個低溫單元，即含有2個超導高頻加速腔的加速器的一節，首次成功地進行了測試，證明超導高頻在CEBAF上的可行性。

1988年，能源部與東南部大學研究協會簽訂為期5年的CEBAF管理和運行契約。

1994年在CEBAF中的液氦冷卻液首次變成超流體，使電子束穩定運行。CEBAF中的氦仍然為超流體，直到2001年颶風伊莎貝爾將中央氦液化器刮下來；7月1 日，第一個束流輸送到C實驗室大廳，標誌著採用超導技術的第一個大型裝置開始運行；7月24 日，第一個束流傳送到C廳的靶。

1995年2月，CEBAF從極化槍輸送第一個電子束；加速器達到設計能量4 GeV；5月10日，完成脈衝模式的設計能量；5月26日，4 GeV的脈衝輸送到C廳中的靶；11月4日，實現設計的全部目標，一個穩定，五圈100 kW連續4 GeV的光束輸送到C廳；CEBAF，美國航天局和Digiray公司授予反向幾何X射線微探頭工作R&D 100大獎。該系統被用來發現煉油廠管道的裂紋和腐蝕；10月開始調試數據；11月15日，第一個物理實驗開始在C廳取數據。

1996年5月24 日，在實驗室揭幕儀式上CEBAF改名為托馬斯傑斐遜國家加速器裝置（JLab）。

1996年6月11日，自由電子雷射開始建造。

1996年5月19日，套用研究中心破土動工。

1998年6月17日，自由電子雷射在155瓦時獲第一束光 – 是現有功率記錄的28倍；5圈4 GeV3個束流分開到所有3個實驗室大廳；維吉尼亞州和維吉尼亞科學博物館指定JLab所長Hermann A. Grunder為年度傑出科學家。

1999年7月15日，紅外示範自由電子雷射器超過1 kW設計指標，達到1.72 kW；安裝第二個極化電子槍促進了物理計畫。

2001年發布關於項目的概念設計前報告，將CEBAF加速器的能量升級至12 GeV並興建第四個實驗大廳；紅外演示自由電子雷射器7月12日達到2.1 kW的最高產量，是原設計目標的兩倍多；自由電子雷射升級施工開始，以達到10千瓦紅外線和1千瓦紫外線；自由電子雷射太赫茲輻射實驗產生比任何其他的自由電子雷射亮度高出20000倍的水平；2002年11月發行的《自然》雜誌公布了這一結果。

2002年，橡樹嶺的散裂中子源收到第一個JLab設計和建造的低溫部件。

2003年，威廉與瑪麗學院物理學教授和前CEBAF科學主任Dirk Walecka，被公布為維吉尼亞州終生科學成就獲得者；JLab利用CEBAF進行新的實驗，以確定能源回收技術的可行性和有效性，這可能導致研製出一類新的粒子加速器；美國能源部20年大裝置規劃將JLab的12 GeV升級定為12個近期重點項目之一。

2005年，JLab的科學家設計和建造的正電子發射X線攝影裝置證明能夠辨別小乳腺腫瘤；JLab生產出擬議中的國際直線對撞機的第一個單晶鈮加速腔樣機；JLab交付用於橡樹嶺國家實驗室散裂中子源的最後一個低溫組件；自由電子雷射榮獲研發100大獎獎項。

2006年，Dilon 科技公司將第一台專門用於乳房伽馬成像產生裝置銷售給拉斯維加斯的一家診所；Dilon 6800伽馬相機已經被證明是乳腺癌早期發現和區分惡性和良性腫瘤的有效工具；CEBAF中心擴建部分完成後，開始投入使用。

2006年4月14日，傑斐遜科學協會公司簽訂管理JLab的契約；4月17日，新契約生效。

2007年10月30日，升級自由電子雷射超過10 KW的設計，紅外線達到14.2 KW；美國能源部批准2 GeV的升級項目進入關鍵決定2（CD-2）階段，授權最終設計階段開始，並允許請求將項目的建設資金包括在聯邦預算中；6月12日，低溫組因重大節能進展獲得享有聲望的白宮獎。

2009年，所有3個大廳運行極化實驗靶，2月4日首次收到偏振光束；4月完成152個實驗；12 GeV升級改造開始；為建D廳開始清理場地。

2010年8月19日，紫外自由電子雷射器獲得第一個700納米的雷射波長。

2010年12月，紫外自由電子雷射器首次成功產生10 eV的光子，波長達到124納米。