正文

张江“光剑”出鞘!预计年内开始用户实验

2021年05月15日 09:24:56 来源: 文汇报

  张江“光剑”出鞘!昨天凌晨1点多,我国首台X射线自由电子激光用户装置——上海软X射线自由电子激光装置(简称SXFEL)实现了2纳米波长自由电子激光放大出光,达到设计目标波长。

  近日,该装置调试工作连续取得突破性进展,先后在5.6纳米、3.5纳米、2.4纳米和2.0纳米波长实现自由电子激光放大出光,实现了“水窗”波段全覆盖。其中,该装置在3.5纳米实现饱和,输出峰值功率超过500兆瓦,X射线贯通光束线传输到达实验站。这一进展表明我国在软X射线自由电子激光研制方面已步入国际先进行列。

  今年年底,包括活细胞成像装置在内的软X射线自由电子激光装置将可开始用户实验。届时,张江光子科学大装置集群将新增一位活跃成员。

  该项目首席科学家、中国工程院院士赵振堂说:“如果同步辐射装置能为分子拍照,那么X射线自由电子激光则能为分子活动拍电影。它是目前世界上最前沿的研究工具之一。”X射线自由电子激光可实现飞秒量级的超快时间分辨率、原子级别的超高空间分辨率,以及十亿倍于同步辐射光的超强峰值亮度。

  X射线自由电子激光具有广泛科学应用价值。用于活体生物细胞显微成像的特殊波段——“水窗”,就在软X射线波段的2.3纳米到4.4纳米波长范围。在此波段内,水对X射线是透明的,但其他构成生命的重要元素,例如碳和氧等仍会与X射线相互作用,因而水窗波段的X射线可用于活细胞显微成像等,具有极其重要的科学应用价值。

  在水窗波段,自由电子激光的峰值亮度比同步辐射光高十亿倍以上,且同时具备横向和纵向相干性,能够为物理、生物、化学等学科提供革命性的研究工具——在材料科学领域,它可用于研究非晶材料的本质和相变机理;在能源科学领域,它能跟踪超快化学反应动态过程;在物质科学领域,它能记录下超导的电子结构动态过程。

  SXFEL装置是我国第一台X射线相干光源,装置总长度为532米。它将与上海同步辐射光源、硬X射线自由电子激光装置和超强超短激光装置等一起,在浦东张江构建具有全球影响力的光子科学设施集群和光子科学研究中心。

  该装置的研制分为试验装置和用户装置两个阶段进行,其最终目标是建成波长覆盖水窗波段的高亮度软X射线自由电子激光光源,并为首批5个实验站供光。该装置包括1台光阴极注入器驱动的高性能C波段电子直线加速器、2台束团压缩器、2条50米长的波荡器线、两条光束线以及5个实验站。其电子束最大能量为1.5吉电子伏特(GeV),峰值流强超过800安培。

  今年3月,SXFEL团队完成了直线加速器的调试,之后以国际少有的速度相继实现了5.6纳米、3.5纳米、2.4纳米和2.0纳米自由电子激光的出光放大,输出性能优异。同时,经过昼夜不停的紧张调试,自由电子激光已贯通整个光束线并到达实验站。

  在目前调试工作的基础上,SXFEL团队正在进一步优化装置参数和性能,将在年内全面实现装置性能达标,为我国光子科学研究和应用提供前所未有的利器。(记者许琦敏)

【纠错】 [责任编辑: 文星月 ]

微信扫描二维码,关注新华网

热点推荐

扫一扫

扫一扫,分享手机新华网上海频道

Copyright © 2000- XINHUANET.com All Rights Reserved.

制作单位:新华网上海频道 版权所有:新华网上海频道

010070120010000000000000011100001399469851