項(xiàng)目負(fù)責(zé)人楊學(xué)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(xué)基金委資助，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所和上海應(yīng)用物理研究所聯(lián)合研制的“基于可調(diào)極紫外相干光源的綜合實(shí)驗(yàn)研究裝置”（簡稱“大連相干光源”或“大連光源”一期項(xiàng)目）通過了基金委組織的專家驗(yàn)收。這標(biāo)志著該裝置圓滿完成各項(xiàng)建設(shè)任務(wù)，進(jìn)入正式運(yùn)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(shè)，這還要追溯到2011年。當(dāng)時，由楊學(xué)明、趙振堂、王東領(lǐng)導(dǎo)的大連化物所和上海應(yīng)物所聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)，提出了在我國率先建設(shè)基于國際上新一代極紫外高增益自由電子激光的綜合實(shí)驗(yàn)裝置的計(jì)劃。經(jīng)過中國科學(xué)院推薦申請和層層嚴(yán)格評審，該項(xiàng)目于2012年獲得了國家自然科學(xué)基金委的立項(xiàng)資助，專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)1.033億元。項(xiàng)目啟動后，聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)專家精誠合作，對國際上自由電子激光裝置開展了詳細(xì)調(diào)研，并于2013年12月確定了最終的技術(shù)方案。

　　2014年10月，“大連光源”實(shí)驗(yàn)樓正式破土動工。2016年9月24日，在不到兩年的時間里，項(xiàng)目組完成了主要基建工程和主體光源裝置的研制，并實(shí)現(xiàn)了光源裝置的首次出光，創(chuàng)造了同類大型科學(xué)裝置建設(shè)的新記錄。后又經(jīng)過兩個多月卓有成效的調(diào)試，“大連光源”先后實(shí)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(xué)研究用戶裝置，也是當(dāng)今世界上唯一運(yùn)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(diào)，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(shè)備是由我國自主研發(fā)，標(biāo)志著我國自由電子激光的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)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(jìn)行了詳細(xì)報(bào)道，引發(fā)了國內(nèi)外的強(qiáng)烈關(guān)注。目前，已有多個國內(nèi)外頂尖研發(fā)團(tuán)隊(duì)表示希望依托“大連光源”建設(shè)實(shí)驗(yàn)站，開展相關(guān)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(jìn)的儀器設(shè)備，到底可以用來做什么？這恐怕是很多人都非常關(guān)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(rèn)識和改造我們生活的環(huán)境。人類文明最偉大的進(jìn)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(xué)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?yàn)檫@一光束是以自由電子作為工作介質(zhì)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(dāng)中非常有用的一個波段，是探測物質(zhì)的分子、原子和外殼層電子結(jié)構(gòu)最重要的區(qū)域，因此對于探索物質(zhì)化學(xué)轉(zhuǎn)化的本質(zhì)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(xué)反應(yīng)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(gòu)成物質(zhì)的最基礎(chǔ)的微觀粒子，物質(zhì)的一切外在性質(zhì)和狀態(tài)都由其分子、原子的結(jié)構(gòu)所決定。因此，探索分子、原子的結(jié)構(gòu)對于研究物質(zhì)的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、生命基本性質(zhì)、材料性質(zhì)和功能等具有本質(zhì)上的提升作用。從這個意義上說，“大連光源”對于能源、化學(xué)、物理、生物、醫(yī)學(xué)、材料等多個自然科學(xué)領(lǐng)域都具有革命性的推動作用。

　　大連光源項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)

　　“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(xiàng)目，之后，科學(xué)家希望能建成一個更為先進(jìn)的二期項(xiàng)目。與一期項(xiàng)目相比，二期項(xiàng)目最大的不同就在于重復(fù)頻率的提高。重復(fù)頻率指的是光源在單位時間內(nèi)發(fā)出的脈沖數(shù)量。這個數(shù)量越高，就意味著科學(xué)家在同樣時間內(nèi)獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)就會越多，當(dāng)然，實(shí)驗(yàn)效率就會越高。例如，探測一個化學(xué)反應(yīng)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(fù)頻率的自由電子激光稱為科學(xué)家的“高速攝像機(jī)”。未來的“大連光源”二期項(xiàng)目，重復(fù)頻率將從現(xiàn)在的50赫茲提高到一百萬赫茲。