全球僅8臺 能給分子「拍電影」的X射線自由電子雷射裝置通過驗收...

　　大科學裝置一直以來被視為是推動科學進步的「國之利器」，日前，「大科學裝置群」的新成員——國家重大科技基礎設施X射線自由電子雷射試驗裝置項目通過國家驗收。據悉，該項目經過5年半的建設和精細調試，高質量地建成了我國首臺X射線波段自由電子雷射試驗裝置，並成功地研製了射頻超導加速單元。

　　大科學裝置是城市創新能力的重要組成，也是未來科技競爭的重要支撐，可以發揮「以一帶百」的基礎設施作用。在浦東張江，X射線自由電子雷射試驗裝置，將與上海光源、國家蛋白質科學研究(上海)設施、上海超強超短雷射實驗裝置等組成張江綜合性國家科學中心大科學設施集群的核心，成為我國光子科學研究的國之重器。

　　據悉，目前全球建成的X射線自由電子雷射裝置僅有8臺，其它7臺分別位於德國(兩臺)、美國、日本、韓國、義大利和瑞士。以X射線自由電子雷射試驗裝置為基礎建設的我國首臺X射線波段自由電子雷射用戶裝置，將為我國開展能源、材料、生物等領域科學前沿問題的探索提供強有力的工具;同時，也為我國繼續開展自由電子雷射新原理的探索和驗證、關鍵技術的研究提供了不可替代的實驗平臺。

　　探索微觀世界，光源的質量至關重要。數十年來，同步輻射光源已經歷了三代的發展。外形酷似鸚鵡螺的上海光源，是全球最先進的第三代同步輻射光源之一。技術人員解釋道，如果說上海光源是為分子「拍照」，那麼X射線自由電子雷射就能為分子「拍電影」。 也就是說，第三代光源只能讓人看到微觀世界物質的結構，而X射線自由電子雷射試驗裝置則能記錄下微觀世界物質的動態過程，相當於一臺「超級高速攝影機」，科學家能夠觀測到更加精細的動態變化。

　　X射線自由電子雷射試驗裝置主體由一臺8億4千萬電子伏特的高性能電子直線加速器，和一臺可以實現多種先進運行模式的自由電子雷射放大器組成。

　　據介紹，X射線自由電子雷射試驗裝置的建設隊伍通過自主研製和國內外合作，實現了集成創新和原始創新，有力地推動了我國自由電子雷射領域的發展，實現了重大的突破，同時為硬X射線自由電子雷射裝置的建設提供了技術和人才儲備。

　　在建設過程中，項目自主研製了一系列關鍵核心設備，其中C波段加速單元的平均運行梯度達到了國際同類裝置最高水平，條帶型束流位置測量系統的解析度達到國際先進水平;發展了腔式束流位置探測器和基於偏轉腔的束團相空間測量以及XFEL脈衝重構系統，達到國際先進水平;同時實現了超導腔研製的全國產化，垂直測試加速梯度和無載品質因數達到國際先進水平。基於高精度、多維度束流測量和反饋技術，實現了高穩定、高品質的電子束團和FEL輻射產生;在調試過程中，首創了EEHG-HGHG混合級聯型的自由電子雷射先進運行模式，輻射帶寬和中心波長穩定性顯著優於傳統級聯。

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