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X射線自由電子激光工程近日開啓

X射線自由電子激光工程近日開啓

據媒體報道,一條長達3.4公裏的地下隧道正式動工,歐洲X射線自由電子激光項目的核心工程6月30日在德國漢堡開始建設。這一隧道工程預計于2014年完工,2015年進行首次科研實驗。

 

據德國媒體報道,歐洲X射線自由電子激光設備是世界首个能产生高强度短脉冲X射线的激光設備。这一大型科研项目由德国和欧洲其他11个国家共同参与,将建设3条直径不同的地下隧道,总长度接近6公里,总耗资超过10亿欧元,德国出资54%。

 

歐洲X射線自由電子激光設施建成後,能産生波長從0.1到6納米間可調的、極高強度的飛秒(1飛秒等于千萬億分之一秒)級短脈沖X射線相幹光。其應用範圍將涉及物理、化學、材料科學、生物學和納米技術等廣泛領域,將爲人類認識微觀世界打開全新視野。

  

中国科学院物理研究人员认为:欧洲自由电子激光项目是目前计划中全世界最大的自由电子激光設備,2015年开始运行后,将能输出波长短至0.1纳米、脉冲宽度不到100飞秒、重复频率达每秒27000次的相干X射线,从而为科学家认识微观世界提供前所未有的强大手段。

 

自由电子激光的原理与同步辐射类似,都是利用加速到高能量的电子辐射而产生极短波长的X射线闪光。但与目前最先进的第三代同步辐射光源相比,自由电子激光产生的X射线不仅具有激光的特点(相干性),而且波长更短、脉冲宽度更窄(闪光时间更快),特别是其峰值亮度比第三代同步光源高了近10个量级, 相比最好的常规X射线源产生的X射线,不仅峰值亮度高10多亿倍,而且平均亮度也高万倍以上。实际上,全世界第一台自由电子激光FLASH也建于德国汉堡,于2004年试运行后,曾创造了波长13.5—13.8纳米的自由电子激光纪录,并首次得到了非晶样品的高分辨率衍射图像。相比FLASH装置,欧洲自由电子激光装置的波长不仅短了60倍,而且能量更高。

 

目前国际上建成的X射线自由电子激光还有位于美国加州的设备和日本的设备,它们先后于2009年和2010年开始试运行。在设计上,欧洲自由电子激光設備具有独特的-271摄氏度的低温超导加速技术,重复频率远高于其它约每秒100次左右的水平。

 

  这类具有超快、超强特点的X射线激光設備的建成,将为科学家和工业用户打开全新研究机遇的大门,从而提供从未接近过的研究领域,如绘制病毒原子的详细结构、解密细胞分子的构成、拍摄纳米世界的三维图像、“冻结”化学反应的过程等等。
文章标签:激光設備,激光
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