記者從中國科學院上海光學精密機械研究所獲悉：強場激光物理國家重點實驗室利用自行研制的超強超短激光裝置，在國際上率先完成臺式化自由電子激光原理的實驗驗證，對于發(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)表于國際學術(shù)期刊《自然》雜志。
X射線自由電子激光被廣泛用于探測物質(zhì)內(nèi)部動態(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、結(jié)構(gòu)生物學、醫(yī)學、材料、能源、環(huán)境等多學科領(lǐng)域廣泛運用。然而，傳統(tǒng)的X射線自由電子激光裝置動輒幾百米、甚至是幾公里長的“龐大”規(guī)模，造價昂貴、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，整個裝置長度僅為12米。“打比方說，電子束加速需要‘跑道’，傳統(tǒng)方式相當于客機起飛，需要長跑道；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，而且電子束可以進一步用于產(chǎn)生自由電子激光。”中科院上海光機所副所長、強場激光物理國家重點實驗室主任冷雨欣說。
用這種加速方式獲得的電子束，在品質(zhì)和穩(wěn)定性方面尚未達到實際應(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，研究團隊將繼續(xù)提升自由電子激光的輸出功率和光子能量，并作為上海超強超短激光實驗裝置中超快化學與大分子動力學研究平臺的重要組成部分，提供開放共享。
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