項目負責人楊學明院士

　　央廣網(wǎng)大連7月13日消息（記者張四清 賈鐵生 通訊員孫洋）7月12日，由國家自然科學基金委資助，中國科學院大連化學物理研究所和上海應用物理研究所聯(lián)合研制的“基于可調極紫外相干光源的綜合實驗研究裝置”（簡稱“大連相干光源”或“大連光源”一期項目）通過了基金委組織的專家驗收。這標志著該裝置圓滿完成各項建設任務，進入正式運行階段。

　　大連光源直線加速器

　　“大連光源”是如何建成的？

　　說起“大連光源”的建設，這還要追溯到2011年。當時，由楊學明、趙振堂、王東領導的大連化物所和上海應物所聯(lián)合研發(fā)團隊，提出了在我國率先建設基于國際上新一代極紫外高增益自由電子激光的綜合實驗裝置的計劃。經(jīng)過中國科學院推薦申請和層層嚴格評審，該項目于2012年獲得了國家自然科學基金委的立項資助，專項經(jīng)費1.033億元。項目啟動后，聯(lián)合研發(fā)團隊專家精誠合作，對國際上自由電子激光裝置開展了詳細調研，并于2013年12月確定了最終的技術方案。

　　2014年10月，“大連光源”實驗樓正式破土動工。2016年9月24日，在不到兩年的時間里，項目組完成了主要基建工程和主體光源裝置的研制，并實現(xiàn)了光源裝置的首次出光，創(chuàng)造了同類大型科學裝置建設的新記錄。后又經(jīng)過兩個多月卓有成效的調試，“大連光源”先后實現(xiàn)了自發(fā)輻射自放大模式（SASE）和高增益諧波放大模式（HGHG）飽和出光，成為了我國第一臺大型自由電子激光科學研究用戶裝置，也是當今世界上唯一運行在極紫外波段的自由電子激光裝置。它可以工作在飛秒或皮秒脈沖模式，每一個激光脈沖可產(chǎn)生超過140萬億（1.4x1014）個光子，單脈沖亮度是世界上所有極紫外光源中最亮的，波長在整個極紫外區(qū)域（50-150nm）連續(xù)可調，具有完全的相干特性。更為難能可貴的是，這一裝置90%的儀器設備是由我國自主研發(fā)，標志著我國自由電子激光的相關技術已經(jīng)達到國際先進水平。

　　2017年1月，“大連光源”研制成功媒體見面會在裝置所在地——大連化物所長興島園區(qū)舉行，中央主流媒體和地方媒體都對此進行了詳細報道，引發(fā)了國內外的強烈關注。目前，已有多個國內外頂尖研發(fā)團隊表示希望依托“大連光源”建設實驗站，開展相關研究工作。

　　大連光源極紫外放大器

　　“大連光源”到底能用來做什么？

　　這么高端、先進的儀器設備，到底可以用來做什么？這恐怕是很多人都非常關注的問題。

　　“光源”，顧名思義，就是自己能夠發(fā)光的物體。它最大的用處就是照亮周圍的世界，幫助人類更好地去認識和改造我們生活的環(huán)境。人類文明最偉大的進步之一就是發(fā)明了電燈，原則上說，有了電燈，人類就可以去照亮世界上任何一個黑暗的角落。同樣道理，“大連光源”也是一臺能夠自己發(fā)出光線，從而幫助人類探索未知世界的科學儀器。只不過，“大連光源”發(fā)出的光線不是我們熟知的可見光，而是極紫外光，并且是亮度非常高的極紫外激光光束。因為這一光束是以自由電子作為工作介質產(chǎn)生的，所以又被稱為“極紫外自由電子激光”。極紫外光是整個光譜當中非常有用的一個波段，是探測物質的分子、原子和外殼層電子結構最重要的區(qū)域，因此對于探索物質化學轉化的本質具有重要意義。換句話說，“大連光源”發(fā)出的極紫外光束可以捕捉到分子、原子在化學反應中的動態(tài)影像，能夠用來給分子、原子“拍電影”，這在以往是難以想象的。分子、原子是構成物質的最基礎的微觀粒子，物質的一切外在性質和狀態(tài)都由其分子、原子的結構所決定。因此，探索分子、原子的結構對于研究物質的物理性質、化學性質、生命基本性質、材料性質和功能等具有本質上的提升作用。從這個意義上說，“大連光源”對于能源、化學、物理、生物、醫(yī)學、材料等多個自然科學領域都具有革命性的推動作用。

　　大連光源項目團隊

　　“大連光源”未來還有哪些發(fā)展趨勢？

　　目前建成的這一裝置只是“大連光源”的一期項目，之后，科學家希望能建成一個更為先進的二期項目。與一期項目相比，二期項目最大的不同就在于重復頻率的提高。重復頻率指的是光源在單位時間內發(fā)出的脈沖數(shù)量。這個數(shù)量越高，就意味著科學家在同樣時間內獲得的實驗數(shù)據(jù)就會越多，當然，實驗效率就會越高。例如，探測一個化學反應過程，如果每秒鐘只能拍到10張照片，獲得的影像就非�？�頓；如果每秒鐘能拍到上萬張照片，獲得的就是超高清晰的動態(tài)影像。因此，英國《自然》雜志又把高重復頻率的自由電子激光稱為科學家的“高速攝像機”。未來的“大連光源”二期項目，重復頻率將從現(xiàn)在的50赫茲提高到一百萬赫茲。