今天上午,“硬x射线自由电子激光装置”建设启动仪式,在位于浦东张江的上海科技大学内举行。
这标志着,作为《国家重大科技基础设施建设“十三五”规划》优先布局的、国内迄今为止投资最大的国家重大科技基础设施项目——硬x射线自由电子激光装置自此迈入全面建设时期。
该装置是上海建设具有全球影响力的科创中心以及张江综合性国家科学中心的核心创新项目,建设周期7年,总投资近100亿人民币。
首先,科普几个关键词~
什么是硬x射线?
x射线波长范围为0.001~10 nm。与常见晶体的原子间距相仿,可以用于解析物质的原子结构,是研究晶体结构极佳的工具。
硬x射线是能量较高的x射线,波长在0.01nm~0.1nm之间。而波长在0.1nm以上的则称为软x射线。
x射线自由电子激光则是最先进的、可利用的x光光源。
什么是自由电子激光?
自由电子激光是自由电子产生的相干光。它具有极其优异的特性,包括极高的峰值亮度,(与50年前的x光源相比,自由电子激光的亮度增加了1022倍);超短的飞秒脉冲;全相干性等。
自由电子激光是世界上可以同时满足研究在原子或分子尺度的过程所需要的时间和空间尺度的试验装置。
由于性能方面无可替代的优势,自由电子激光被誉为新一代的大型光源,是一种探索自然奥秘和发展高新技术的最先进的研究平台,极大地有助于解决人类面临的最迫切问题,比如绿色化学、医药创新、清洁能源、新材料与信息科技和实验室天体物理等。
今日,全面启动建设的上海硬x射线自由电子激光装置:
硬x射线自由电子激光装置航拍影像图
建成后,将成为世界上最高效和最先进的自由电子激光用户装置之一,为物理、化学、生命科学、材料科学、能源科学等多学科提供前所未有的高分辨成像,先进结构解析、超快过程探索等尖端研究手段。
与已投入使用的上海光源有何不同?
上海光源是第三代同步辐射光源,是非相干的光源,不是激光,可以同时服务几十个实验。而x射线自由电子激光属于新一代的先进光源,是相干光源,可以同时服务于几个或十几个实验。
其峰值亮度比第三代同步辐射光源高9-10个量级(即10的9-10次方);
成像时间尺度可达到飞秒量级(1秒的1000万亿分之一),比第三代同步辐射光高3个数量级。
简单而言:如果说如上海光源类别的第三代同步辐射光能为科学家拍摄“分子照片”,那么x射线自由激光则进入“拍摄分子电影”的时代,以更高的世界级水准推动上海乃至国内各领域科学家向自主创新进击。
伴随着硬x光自由电子装置的加快建设,其与已有的上海同步辐射光源、国家蛋白质科学设施、软x射线自由电子激光装置、超强超短激光装置、活细胞结构与功能成像等,将一起在上海浦东构成世界领先的、有全球影响力的光子科学设施集群和光子科学中心。