曆時(shí)一年半，我國首台第四代光源———X射線自(zì)由電子激光試驗裝置已結束土建和(hé)公用(yòng)設施工(gōng)程，即将進行設備安裝，并計(jì)劃于今年年底調束出光，2018年正式投入使用(yòng)。昨天從(cóng)中科院上(shàng)海應用(yòng)物理(lǐ)研究所獲悉，這(zhè)個自(zì)由電子激光設施與同步輻射光源形成的組合，将極大(dà)地提升我國科學家洞悉物質内部結構的能(néng)力。

　　外(wài)形宛如鹦鹉螺的上(shàng)海光源旁，新一代光源———X射線自(zì)由電子激光裝置正在建設。

　　中科院上(shàng)海應用(yòng)物理(lǐ)研究所所長趙振堂介紹，作(zuò)爲新一代光源，X射線自(zì)由電子激光的峰值亮(liàng)度比第三代同步輻射光源高(gāo)10億-100億倍;脈沖長度可達到(dào)飛(fēi)秒量級(1秒的1000萬億分之一)，比第三代同步輻射光快(kuài)1000倍;而且，它的相幹性更好(hǎo)，“由于其光脈沖極短，它可以爲分子拍(pāi)電影，而第三代光源隻能(néng)爲分子拍(pāi)照片。”

　　X射線自(zì)由電子激光的出現(xiàn)，爲物理(lǐ)、化學、生物、材料等學科前沿研究開(kāi)辟了(le)全新的領域，成爲實現(xiàn)科學突破與技術創新的研究利器。

　　迄今爲止，利用(yòng)這(zhè)種新一代光源，人類已解決了(le)多項重大(dà)科學難題，如實現(xiàn)了(le)對(duì)原子樣本上(shàng)單個電子的操控，并從(cóng)内到(dào)外(wài)将電子逐個剝離，開(kāi)辟了(le)非線性X射線科學的新時(shí)代;實現(xiàn)了(le)化學反應中對(duì)化學鍵斷裂和(hé)成鍵過程的實時(shí)觀測;實現(xiàn)了(le)決定布氏錐蟲(導緻非洲昏睡病)存亡的關鍵酶的蛋白(bái)晶體結構解析;成功解析了(le)視(shì)紫紅(hóng)質與阻遏蛋白(bái)複合物的晶體結構等。

　　上(shàng)海X射線自(zì)由電子激光裝置與“鹦鹉螺”上(shàng)海光源，最近處隻相隔幾十米。其實，“同步輻射光源+X射線自(zì)由電子激光”，正是光子科學平台發展的最新方向，目前全球已有6個這(zhè)樣的組合，分别位于德國、美(měi)國、日本、韓國、瑞士和(hé)意大(dà)利。而在張江，這(zhè)一光源組合正在崛起。趙振堂說，第三、第四代光源共同組建的大(dà)科學平台，能(néng)夠爲科學家提供更先進、豐富的綜合實驗手段。

　　正在建設中的新一代光源是試驗裝置、用(yòng)戶裝置與活細胞研究平台的集成。該所自(zì)由電子激光部主任王東介紹，新光源的建築總長550米左右，試驗裝置長300米。剛竣工(gōng)的加速器隧道(dào)，寬約6米，未來(lái)可并行安放(fàng)兩台直線加速器。

　　“這(zhè)是一個軟X射線自(zì)由電子激光裝置，将在生物、化學、材料等領域發揮重大(dà)作(zuò)用(yòng)。”他(tā)說，在此基礎上(shàng)，還可以建設硬X射線自(zì)由電子激光。

　　趙振堂表示，等到(dào)硬X射線波段自(zì)由電子激光裝置建成，我國的光源組合将與美(měi)國、德國和(hé)日本等并駕齊驅。

　　得益于上(shàng)海光源積累下(xià)的人才、技術，以及與企業的緊密合作(zuò)，新一代光源的關鍵設備絕大(dà)部分在國内制造。王東介紹，即将安裝的加速器、波蕩器，除了(le)速調管還需進口外(wài)，其他(tā)主要部件都實現(xiàn)了(le)國産化。

　　據悉，在試驗裝置後端，250米長的波蕩器大(dà)廳和(hé)實驗大(dà)廳也(yě)将投入建設。在實驗大(dà)廳，自(zì)由電子激光将被分成不同的光束，滿足不同科學實驗的需求。

　　在建的軟X射線自(zì)由電子激光會(huì)覆蓋兩個重要波段：“水(shuǐ)窗”(波長2.3-4.4納米)和(hé)“磁窗”(波長1-2納米)。在“水(shuǐ)窗”波段，可以在很(hěn)好(hǎo)的對(duì)比度下(xià)觀測活體細胞和(hé)生物樣品，進而對(duì)生物活體細胞進行三維全息成像和(hé)顯微成像———這(zhè)是生命科學研究中前所未有的裝備。而在“磁窗”波段，存在大(dà)量磁性材料原子共振吸收邊，對(duì)研究超快(kuài)物理(lǐ)、化學過程、大(dà)容量磁光存儲器件具有重要作(zuò)用(yòng)。