什么样的仪器装置能给分子“拍电影”？全球仅8台！

　　大科学装置一直以来被视为是推动科学进步的“国之利器”，日前，“大科学装置群”的新成员——国家重大科技基础设施X射线自由电子激光试验装置项目通过国家验收。据悉，该项目经过5年半的建设和精细调试，高质量地建成了我国首台X射线波段自由电子激光试验装置，并成功地研制了射频超导加速单元。

　　大科学装置是城市创新能力的重要组成，也是未来科技竞争的重要支撑，可以发挥“以一带百”的基础设施作用。在浦东张江，X射线自由电子激光试验装置，将与上海光源、国家蛋白质科学研究(上海)设施、上海超强超短激光实验装置等组成张江综合性国家科学中心大科学设施集群的核心，成为我国光子科学研究的国之重器。

　　据悉，目前全球建成的X射线自由电子激光装置仅有8台，其它7台分别位于德国(两台)、美国、日本、韩国、意大利和瑞士。以X射线自由电子激光试验装置为基础建设的我国首台X射线波段自由电子激光用户装置，将为我国开展能源、材料、生物等领域科学前沿问题的探索提供强有力的工具;同时，也为我国继续开展自由电子激光新原理的探索和验证、关键技术的研究提供了不可替代的实验平台。

　　探索微观世界，光源的质量至关重要。数十年来，同步辐射光源已经历了三代的发展。外形酷似鹦鹉螺的上海光源，是全球最先进的第三代同步辐射光源之一。技术人员解释道，如果说上海光源是为分子“拍照”，那么X射线自由电子激光就能为分子“拍电影”。 也就是说，第三代光源只能让人看到微观世界物质的结构，而X射线自由电子激光试验装置则能记录下微观世界物质的动态过程，相当于一台“超级高速摄影机”，科学家能够观测到更加精细的动态变化。

　　X射线自由电子激光试验装置主体由一台8亿4千万电子伏特的高性能电子直线加速器，和一台可以实现多种先进运行模式的自由电子激光放大器组成。

　　据介绍，X射线自由电子激光试验装置的建设队伍通过自主研制和国内外合作，实现了集成创新和原始创新，有力地推动了我国自由电子激光领域的发展，实现了重大的突破，同时为硬X射线自由电子激光装置的建设提供了技术和人才储备。

　　在建设过程中，项目自主研制了一系列关键核心设备，其中C波段加速单元的平均运行梯度达到了国际同类装置最高水平，条带型束流位置测量系统的分辨率达到国际先进水平;发展了腔式束流位置探测器和基于偏转腔的束团相空间测量以及XFEL脉冲重构系统，达到国际先进水平;同时实现了超导腔研制的全国产化，垂直测试加速梯度和无载品质因数达到国际先进水平。基于高精度、多维度束流测量和反馈技术，实现了高稳定、高品质的电子束团和FEL辐射产生;在调试过程中，首创了EEHG-HGHG混合级联型的自由电子激光先进运行模式，辐射带宽和中心波长稳定性显著优于传统级联。