“硬X射線自由電子鐳射裝置”獲批啟動

　　原標題：國內迄今投資最大的重大科技基礎設施項目“硬X射線自由電子鐳射裝置”獲批啟動

　　張江綜合性國家科學中心又一重大裝置項目——“硬X射線自由電子鐳射裝置”近期獲批啟動。該項目作為《國家重大科技基礎設施建設“十三五”規劃》優先佈局的、國內迄今為止投資最大的重大科技基礎設施項目，在國家發改委、上海市和中科院的共同關心與支持下，在項目各參建單位的共同努力下，取得了當年立項當年啟動的階段性成果。上海科技大學是該項目的法人單位，中科院上海應用物理研究所和中科院上海光學精密機械研究所是項目的共建單位。土建工程由申通集團上海隧道工程軌道交通設計研究院、華建集團上海建築設計研究院有限公司負責設計。

　　該裝置建成後，將成為世界上最高效和最先進的自由電子鐳射用戶裝置之一，為物理、化學、生命科學、材料科學、能源科學等多學科提供高分辨成像、超快過程探索、先進結構解析等尖端研究手段，形成獨具特色、多學科交叉的先進科學研究平臺。同時，張江地區也將成為集聚同步輻射光源、軟X射線自由電子鐳射、硬X射線自由電子鐳射和超強超短鐳射于同一區域的國際光子科學研究高地。

　　科普閱讀：什麼是自由電子鐳射？

　　自由電子鐳射是一種以相對論性電子為介質、以相干電磁輻射為發光原理的大型高技術裝置。1975年，基於低增益振蕩器工作模式的第一台自由電子鐳射裝置，誕生於美國斯坦福大學。迄今為止，低增益自由電子鐳射仍然主要在紅外波長範圍。21世紀以來，基於高增益放大器原理的新型自由電子鐳射，在技術上取得了重大突破，自由電子鐳射已經實現了超高亮度硬x射線的出光，並已經應用於世界最前沿科學的研究。自由電子鐳射，具有極其優異的特性，包括極高的峰值亮度，比目前最好的第三代同步輻射光源高出8到10個數量級；超短的脈衝長度，可以達到1飛秒甚至更短；極好的相干性；波長覆蓋範圍廣，而且連續可調等。

　　由於性能方面無可替代的優勢，自由電子鐳射被譽為第四代先進光源，是一種探索自然奧秘和發展高新技術的最先進研究平臺，極大地有助於解決人類面臨的最迫切問題，比如綠色化學、醫藥創新、清潔能源、新材料與信息科技和實驗室天體物理等。迄今為止，世界上所有大型自由電子鐳射裝置，都建設在已經擁有第三代同步輻射光源的實驗室，從而構成了新一代光子科學中心。

　　軟X射線和硬X射線

　　去年11月，位於中科院上海應用物理軟X射線自由電子鐳射用戶裝置正式開工建設。軟X射線（光子能量~1kev）有一個重要的波段被稱為“水窗”，是目前唯一可以對生物活體細胞進行無損傷三維全息成像和顯微成像的“第四代光源”，由於成像時間精度達到飛秒級，它拍攝到的不是生物分子“照片”，而是“視頻”。

　　利用波長為1埃的超高亮度、飛秒級超快脈沖和相干特性，硬X射線（光子能量~10kev）自由電子鐳射為廣泛的科學技術領域提供了革命性的研究平臺，比如可以高效率地獲得各種材料在原子水準的高清晰度顯微圖像；可探測物質飛秒甚至阿秒級的超快速運動；觀察天文學、等離子科學和基礎物理的高溫高壓高能量密度條件下的極端現象。