從上海科技大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院獲悉，我國(guó)首臺(tái)X射線自由電子激光裝置——上海軟X射線自由電子激光裝置調(diào)試工作連續(xù)取得突破性進(jìn)展。21日凌晨成功獲得首批實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，首次獲得飛秒尺度的“水窗”波段X光照片。

上海軟X射線自由電子激光裝置由“活細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能成像等線站工程”和“軟X射線自由電子激光用戶裝置”共同構(gòu)成，兩個(gè)項(xiàng)目同步建設(shè)，有機(jī)銜接。

5月中旬，軟X射線自由電子激光用戶裝置連續(xù)取得突破性進(jìn)展，先后在5.6納米、3.5納米、2.4納米和2.0納米波長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)自由電子激光放大出光，完成了“水窗”波段全覆蓋。

6月21日，活細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能成像等線站工程僅用了100飛秒（1飛秒等于1秒的1千萬億分之一），首次實(shí)現(xiàn)2.4納米單發(fā)激光脈沖的相干衍射成像，并完成了對(duì)衍射圖樣的快速圖像重建。

標(biāo)準(zhǔn)樣品圓孔、方孔及鸚鵡螺圖案的相干衍射圖樣

從“產(chǎn)生光”到“應(yīng)用光”，標(biāo)志著我國(guó)在軟X射線自由電子激光研制和使用方面已步入國(guó)際先進(jìn)行列。上海軟X射線自由電子激光裝置也成為國(guó)際上僅有的兩個(gè)實(shí)現(xiàn)“水窗”波段相干衍射成像實(shí)驗(yàn)的自由電子激光裝置之一。

上海軟X射線自由電子激光裝置直線加速器隧道

“水窗”是指波長(zhǎng)在2.3納米到4.4納米范圍的軟X射線波段。在此波段內(nèi)，水對(duì)X射線是透明的，但其它構(gòu)成生命的重要元素（例如碳等）仍會(huì)與X射線相互作用。因而，水窗波段的X射線，可用于活體生物細(xì)胞顯微成像、非晶材料本質(zhì)和相變機(jī)理、超快化學(xué)反應(yīng)動(dòng)態(tài)過程、超導(dǎo)的電子結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)過程等重大前沿課題的研究，具有極其重要的科學(xué)應(yīng)用價(jià)值。

上海軟X射線自由電子激光裝置波蕩器設(shè)備

活細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能成像等線站工程和軟X射線自由電子激光用戶裝置由國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)與上海市政府共同出資建設(shè)。自2021年6月2日首次實(shí)現(xiàn)生物成像實(shí)驗(yàn)站通光后，上�？萍即髮W(xué)和中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)密切協(xié)作、晝夜調(diào)試，不斷創(chuàng)造項(xiàng)目貫通調(diào)試和運(yùn)行的加速度，取得了首批相干衍射實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的快速圖樣重組，為今后開展生物活體細(xì)胞成像、新材料動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)分析以及多物理場(chǎng)原位成像等前沿科學(xué)研究打下了基礎(chǔ)。

據(jù)悉，上海軟X射線自由電子激光裝置將于2022年面向全世界開放運(yùn)行。該裝置將與已建成的上海同步輻射光源、超強(qiáng)超短激光裝置和在建的硬X射線自由電子激光裝置等一起，在上海浦東張江構(gòu)建具有全球影響力的光子科學(xué)設(shè)施集群和光子科學(xué)研究中心。