5月14日淩晨，我國首台X射線自由電子激光用戶裝置——上海軟X射線自由電子激光裝置（簡稱SXFEL）在2.0納米波長實現自由電子激光放大出光。這一進展表明我國在軟X射線自由電子激光研製方麵已步入國際先進行列。
    近日，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，先後在5.6 納米、3.5納米、2.4納米、2.0納米波長實現自由電子激光放大出光，實現了“水窗”波段全覆蓋，並在3.5納米實現飽和，輸出峰值功率超過500兆瓦，X射線貫通光束線到達實驗站。
    中國科學院上海高等研究院黨(dang) 委書(shu) 記、上海光源科學中心主任、軟X射線自由電子激光用戶裝置首席科學家、中國工程院院士趙振堂提到，在上海張江，正在建設光子科學大裝置集群。軟X射線自由電子激光裝置出光，標誌著它作為(wei) 裝置集群中的一個(ge) 活躍成員即將開始工作，有望在年底提供給用戶進行科學研究。屆時集群的能力將得到顯著提升，為(wei) 科學研究提供更多的手段。
    上海光源科學中心副主任、軟X射線自由電子激光用戶裝置項目常務副經理劉波介紹，軟X射線自由電子激光可以在物理、化學、生物、物質、材料等領域進行非常前沿的科學研究和實驗。
    劉波表示， X射線自由電子激光足夠“快”，可用於(yu) 活體(ti) 生物細胞的顯微成像等，具有重要的科學應用價(jia) 值。他表示，原來我們(men) 沒辦法去探知活細胞的真正結構，“以前可以‘輻射’活細胞，但一下子就‘打’死了，看到的是死細胞狀態，而‘水窗’波段的X射線自由電子激光，雖然也會(hui) 把細胞‘打’死，但捕捉到的是細胞沒死時的狀態，因為(wei) 它足夠‘快’足夠強。”

5.6納米（左圖）和2.0納米（右圖）自由電子激光光斑

3.5納米自由電子激光飽和增益曲線、光斑和主要參數

“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(nei) ，水對X射線是透明的，但其他構成生命的重要元素，例如碳仍會(hui) 與(yu) X射線相互作用，因而水窗波段的X射線可用於(yu) 活體(ti) 生物細胞顯微成像等，具有極其重要的科學應用價(jia) 值。在水窗波段，自由電子激光的峰值亮度比同步輻射高十億(yi) 倍以上，且同時具備橫向和縱向相幹性，能夠為(wei) 物理、生物、化學等學科提供革命性的研究工具。
    SXFEL裝置是我國第一台X射線相幹光源，將與(yu) 上海同步輻射光源、硬X射線自由電子激光裝置和超強超短激光裝置等一起，在浦東(dong) 張江構建具有全球影響力的光子科學設施集群和光子科學研究中心。整個(ge) 裝置的研製分為(wei) 試驗裝置和用戶裝置兩(liang) 個(ge) 階段進行，其最終目標是建成波長覆蓋水窗波段的高亮度軟X射線自由電子激光光源，並為(wei) 首批5個(ge) 實驗站供光。
    SXFEL試驗裝置已於(yu) 2020年11月通過國家驗收；隨後基於(yu) 試驗裝置進行了升級改造和總體(ti) 集成，形成了全新的SXFEL裝置，包括：1台光陰極注入器驅動的高性能C波段電子直線加速器、2台束團壓縮器、2條50米長的波蕩器線、2條光束線以及5個(ge) 實驗站。電子束最大能量為(wei) 1.5吉電子伏特，發射度為(wei) 1.5微米弧度，峰值流強超過800安培，束團電荷量超過500皮庫。SXFEL團隊於(yu) 2021年3月底完成了直線加速器的調試，之後以國際少有的速度相繼實現了5.6納米、3.5納米、2.4納米和2.0納米自由電子激光的出光放大，輸出性能優(you) 異。
    同時，經過晝夜不停的緊張調試，自由電子激光已貫通整個(ge) 光束線並到達實驗站。在目前調試工作的基礎上，SXFEL團隊正在進一步優(you) 化裝置參數和性能，將在年內(nei) 全麵實現裝置性能達標，為(wei) 我國光子科學研究和應用提供前所未有的利器。

上海軟X射線自由電子激光裝置

直線加速器隧道

波蕩器隧道