新華全媒+丨我國首臺X射線自由電子激光裝置首次獲得飛秒尺度的X光照片

記者從上海科技大學和中國科學院上海高等研究院獲悉，我國首臺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試工作連續取得突破性進展。21日凌晨成功獲得首批實驗數據，首次獲得飛秒尺度的“水窗”波段X光照片。

標準樣品圓孔、方孔及鸚鵡螺圖案的相干衍射圖樣（上海科技大學供圖）

上海軟X射線自由電子激光裝置由“活細胞結構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”共同構成，兩個項目同步建設，有機銜接。

5月中旬，軟X射線自由電子激光用戶裝置連續取得突破性進展，先後在5.6納米、3.5納米、2.4納米和2.0納米波長，實現自由電子激光放大出光，完成了“水窗”波段全覆蓋。

6月21日，活細胞結構與功能成像等線站工程僅用了100飛秒（1飛秒等於1秒的1千萬億分之一），首次實現2.4納米單發激光脈衝的相干衍射成像，並完成了對衍射圖樣的快速圖像重建。

從“產生光”到“應用光”，標誌着我國在軟X射線自由電子激光研製和使用方面已步入國際先進行列。上海軟X射線自由電子激光裝置也成爲國際上僅有的兩個實現“水窗”波段相干衍射成像實驗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（新華社記者 張建鬆 攝）

“水窗”是指波長在2.3納米到4.4納米範圍的軟X射線波段。在此波段內，水對X射線是透明的，但其它構成生命的重要元素（例如碳等）仍會與X射線相互作用。因而，水窗波段的X射線，可用於活體生物細胞顯微成像、非晶材料本質和相變機理、超快化學反應動態過程、超導的電子結構動態過程等重大前沿課題的研究，具有極其重要的科學應用價值。

上海軟X射線自由電子激光裝置波盪器設備（新華社記者 張建鬆 攝）

活細胞結構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家發展和改革委員會與上海市政府共同出資建設。自2021年6月2日首次實現生物成像實驗站通光後，上海科技大學和中國科學院上海高等研究院的項目團隊密切協作、晝夜調試，不斷創造項目貫通調試和運行的加速度，取得了首批相干衍射實驗數據，實現了數據的快速圖樣重組，爲今後開展生物活體細胞成像、新材料動態結構分析以及多物理場原位成像等前沿科學研究打下了基礎。

據悉，上海軟X射線自由電子激光裝置將於2022年面向全世界開放運行。該裝置將與已建成的上海同步輻射光源、超強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，在上海浦東張江構建具有全球影響力的光子科學設施集羣和光子科學研究中心。