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探索物质世界奥秘的极紫外神光


——大连光源的那些事儿

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   20多年前,现任中科院大连化物所副所长的杨学明院士在美国加州大学伯克莱分校从事博士后研究工作时,就有一个梦想,希望有一天,能有一个更亮的光源,不仅能够让研究者得到原子分子以及物质的结构,还能灵敏地探测到他们的动态信息。1月15日,大连光源发出了世界上最强的极紫外自由电子激光脉冲,在这样的极紫外光照射下的区域内,几乎所有的原子和分子都“无处遁形”,成为研究与原子分子过程相关的物理和化学科学问题的强有力的利器。“十几年来技术的发展,推进了极紫外以及X射线自由电子激光的发展,使得我们有机会来建设一个真正意义上的,利用这样的激光来做研究的设备。我一直在追求这样一个梦想,我非常高兴,我们有机会实现了这样的梦想。”

   光源是人类认识世界的工具。人造光源也推动了人类的文明,进步。从上世纪40年代,美国在加州伯克莱发展了第一代高能电子束同步加速器之后,高亮度的同步辐射光源,已经成为当代科学研究最为重要的实验工具之一。世界各国先后建立了几十台第三代先进光源。同步辐射光源的发展和应用水平,已经成为代表一个国家科学技术发展水平的重要指标之一。近十年来,自由电子激光的发展和突破,为探索未知物质世界,发现新科学规律,实现技术变革,提供了前所未有的研究工具。中科院上海应用物理研究所所长赵振堂说,同步辐射光源和自由电子激光是人类在分子、原子、电子层次上认识世界的重要工具。同步辐射光源可以用来为分子拍照片,自由电子激光,可以用来为分子拍电影。这样可以使人类研究物质内部结构的能力,得到大大的提高。

   2011年,由中科院大连化物所和中科院上海应用物理研究所相关专家组成的联合研发团队提出了在我国率先建设新一代极紫外自由电子激光计划——大连光源,并得到了国家自然科学基金委国家重大仪器专项的资助,这是国家自然科学基金委第一个资助经费过亿元的项目。

   2012年初正式启动;

   2014年10月正式开工建设;

   2016年11月25日,自由电子激光自发辐射自放大模式调试成功,并且首次在我国实现了SASE模式的FEL增益饱和。

   2016年12月16日凌晨,自由电子激光高增益谐波放大模式又取得重大进展。激光脉冲能量超过200兆瓦,每个激光脉冲超过140万亿个光子,成为单脉冲世界上最亮的极紫外光源。

   2017年1月15日,大连光源正式出光。

   大连光源的成功建设,开创了我国科学研究用户专家与大科学装置研制专家成功合作的先例。杨学明说:“我是做实验的,但是跟真正建装置的科学家一起合作,把这个事情做成,是我们计划里最成功的一个方面。”上海应用物理研究所自由电子激光部主任王东说:“这个项目,我们合作得非常愉快,有赖于两个高水平团队非常密切的合作。”

   大连光源是灵敏探测原子,分子和材料电子结构的新一代科学研究工具,为能源、化学、物理、生物、环境等相关领域的研究,提供了世界上独特且优越的研究工具。杨学明说,我们这个装置在极紫外波段在世界上是第一套真正用来做实验的装置,我们对它给予了非常高的希望。90%的装置设备是国产研发的,这在大装置的建设里面也是一个重要的里程碑。装置的建成只是我们的第一步,希望把这个装置建设成一个真正意义上的高水平、稳定的研究平台。(摘自大连日报 记者谢小芳)



发布日期:2017-01-23    点击数:

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