記者從中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所獲悉：強(qiáng)場(chǎng)激光物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室利用自行研制的超強(qiáng)超短激光裝置，在國際上率先完成臺(tái)式化自由電子激光原理的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)于發(fā)展小型化、低成本的自由電子激光器具有里程碑意義，相關(guān)研究成果于7月22日作為封面文章發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志。
X射線自由電子激光被廣泛用于探測(cè)物質(zhì)內(nèi)部動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，研究光與原子、分子和凝聚態(tài)物質(zhì)的相互作用過程，在物理、化學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、材料、能源、環(huán)境等多學(xué)科領(lǐng)域廣泛運(yùn)用。然而，傳統(tǒng)的X射線自由電子激光裝置動(dòng)輒幾百米、甚至是幾公里長(zhǎng)的“龐大”規(guī)模，造價(jià)昂貴、難以普及。研制小型化、低成本的X射線自由電子激光成為該領(lǐng)域重要的發(fā)展方向。
該成果的主要完成人、中科院上海光機(jī)所研究員王文濤表示，我們的工作是利用新技術(shù)把電子加速器的長(zhǎng)度縮短，并且把電子束做到穩(wěn)定、可用，來研制體積小、成本低的自由電子激光器，整個(gè)裝置長(zhǎng)度僅為12米。“打比方說，電子束加速需要‘跑道’，傳統(tǒng)方式相當(dāng)于客機(jī)起飛，需要長(zhǎng)跑道；我們采取激光加速這一全新方式，可以短距離內(nèi)把電子束加速至高速度，大大縮短所需距離。”王文濤說。
“該項(xiàng)研究不僅證明了激光可以加速產(chǎn)生可控的、可用的電子束，而且電子束可以進(jìn)一步用于產(chǎn)生自由電子激光。”中科院上海光機(jī)所副所長(zhǎng)、強(qiáng)場(chǎng)激光物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任冷雨欣說。
用這種加速方式獲得的電子束，在品質(zhì)和穩(wěn)定性方面尚未達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的要求，相關(guān)研究處于起步階段，到真正應(yīng)用還有一段距離。下一步，研究團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)提升自由電子激光的輸出功率和光子能量，并作為上海超強(qiáng)超短激光實(shí)驗(yàn)裝置中超快化學(xué)與大分子動(dòng)力學(xué)研究平臺(tái)的重要組成部分，提供開放共享。
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