新民晚报|能为分子“拍电影”！X射线自由电子激光试验装置项目通过国家验收 X射线自由电子激光试验装置由中国科学

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【新民晚报|能为分子“拍电影”！X射线自由电子激光试验装置项目通过国家验收】新民晚报讯（采访人员郜阳）大科学装置作为城市创新能力的重要组成，也是未来科技竞争的重要支撑。采访人员获悉，位于浦东新区的国家重大科技基础设施X射线自由电子激光试验装置项目，日前通过国家验收。
X射线自由电子激光试验装置由中国科学院和教育部共同建设，中科院上海应用物理研究所为法人单位，北京大学为共建单位。装置主体由一台8亿4千万电子伏特的高性能电子直线加速器和一台可以实现多种先进运行模式的自由电子激光放大器组成。
为分子“拍电影”
X射线自由电子激光试验装置项目经过5年半的紧张建设和精细调试，高质量地建成了我国首台X射线波段自由电子激光试验装置；并成功地研制了射频超导加速单元。
目前，全球建成的X射线自由电子激光装置仅有8台，其它7台分别位于德国（两台）、美国、日本、韩国、意大利和瑞士。以X射线自由电子激光试验装置为基础，建设的我国首台X射线波段自由电子激光用户装置，将为我国开展能源、材料、生物等领域科学前沿问题的探索提供强有力的工具；同时，也为我国继续开展自由电子激光新原理的探索和验证、关键技术的研究提供了不可替代的实验平台。
对于探索微观世界而言，光源的质量至关重要。数十年来，同步辐射光源已经历了三代的发展。外形酷似鹦鹉螺的上海光源，就是全球最先进的第三代同步辐射光源之一，也成为物理、化学、材料、医学、生命科学等众多科学领域中基础研究和应用研究的一种不可或缺的先进研究手段。
不过，受原理限制，第三代同步辐射光源也存在一些缺点。如果说它是为分子“拍照”的话，那么X射线自由电子激光就能为分子“拍电影” 。也就是说，第三代光源只能让人看到微观世界物质的结构，而X射线自由电子激光试验装置则能记录下微观世界物质的动态过程。
与人类生活息息相关的很多物理和化学过程，本质上都是原子和分子过程。以往，科学家只能通过静态的图像推测原子和分子的运动；有了X射线自由电子激光试验装置这样的超级高速摄影机，科学家就能够观测到更加精细的动态变化。
自主研制关键核心设备
国家验收委员会专家认为， X射线自由电子激光试验装置的建设队伍通过自主研制和国内外合作，实现了集成创新和原始创新，有力地推动了我国自由电子激光领域的发展，实现了重大的突破，同时为硬X射线自由电子激光装置的建设提供了技术和人才储备。
在建设过程中，项目自主研制了一系列关键核心设备，其中C波段加速单元的平均运行梯度达到了国际同类装置最高水平，条带型束流位置测量系统的分辨率达到国际先进水平；发展了腔式束流位置探测器和基于偏转腔的束团相空间测量以及XFEL脉冲重构系统，达到国际先进水平；同时实现了超导腔研制的全国产化，垂直测试加速梯度和无载品质因数达到国际先进水平。基于高精度、多维度束流测量和反馈技术，实现了高稳定、高品质的电子束团和FEL辐射产生；在调试过程中，首创了EEHG-HGHG混合级联型的自由电子激光先进运行模式，辐射带宽和中心波长稳定性显著优于传统级联。
采访人员获悉， X射线自由电子激光试验装置位于浦东张江，将与上海光源、国家蛋白质科学研究（上海）设施、上海超强超短激光装置等组成张江综合性国家科学中心大科学设施集群的核心，成为我国光子科学研究的国之重器。 X射线自由电子激光装置外形狭长，似一柄光剑。 “鹦鹉螺+光剑”的强强联手，发出的光将照亮微观世界，也照亮人类探索物质奥秘的科学之路。