據(jù)媒體報道,一條長達3.4公里的地下隧道正式動工,歐洲X射線自由電子激光項目的核心工程6月30日在德國漢堡開始建設(shè)。這一隧道工程預(yù)計于2014年完工,2015年進行首次科研實驗。
據(jù)德國媒體報道,歐洲X射線自由電子激光設(shè)備是世界首個能產(chǎn)生高強度短脈沖X射線的激光設(shè)備。這一大型科研項目由德國和歐洲其他11個國家共同參與,將建設(shè)3條直徑不同的地下隧道,總長度接近6公里,總耗資超過10億歐元,德國出資54%。
歐洲X射線自由電子激光設(shè)施建成后,能產(chǎn)生波長從0.1到6納米間可調(diào)的、極高強度的飛秒(1飛秒等于千萬億分之一秒)級短脈沖X射線相干光。其應(yīng)用范圍將涉及物理、化學(xué)、材料科學(xué)、生物學(xué)和納米技術(shù)等廣泛領(lǐng)域,將為人類認識微觀世界打開全新視野。
中國科學(xué)院物理研究人員認為:歐洲自由電子激光項目是目前計劃中全世界最大的自由電子激光設(shè)備,2015年開始運行后,將能輸出波長短至0.1納米、脈沖寬度不到100飛秒、重復(fù)頻率達每秒27000次的相干X射線,從而為科學(xué)家認識微觀世界提供前所未有的強大手段。
自由電子激光的原理與同步輻射類似,都是利用加速到高能量的電子輻射而產(chǎn)生極短波長的X射線閃光。但與目前最先進的第三代同步輻射光源相比,自由電子激光產(chǎn)生的X射線不僅具有激光的特點(相干性),而且波長更短、脈沖寬度更窄(閃光時間更快),特別是其峰值亮度比第三代同步光源高了近10個量級, 相比最好的常規(guī)X射線源產(chǎn)生的X射線,不僅峰值亮度高10多億倍,而且平均亮度也高萬倍以上。實際上,全世界第一臺自由電子激光FLASH也建于德國漢堡,于2004年試運行后,曾創(chuàng)造了波長13.5—13.8納米的自由電子激光紀錄,并首次得到了非晶樣品的高分辨率衍射圖像。相比FLASH裝置,歐洲自由電子激光裝置的波長不僅短了60倍,而且能量更高。
目前國際上建成的X射線自由電子激光還有位于美國加州的設(shè)備和日本的設(shè)備,它們先后于2009年和2010年開始試運行。在設(shè)計上,歐洲自由電子激光設(shè)備具有獨特的-271攝氏度的低溫超導(dǎo)加速技術(shù),重復(fù)頻率遠高于其它約每秒100次左右的水平。
這類具有超快、超強特點的X射線激光設(shè)備的建成,將為科學(xué)家和工業(yè)用戶打開全新研究機遇的大門,從而提供從未接近過的研究領(lǐng)域,如繪制病毒原子的詳細結(jié)構(gòu)、解密細胞分子的構(gòu)成、拍攝納米世界的三維圖像、“凍結(jié)”化學(xué)反應(yīng)的過程等等。