直線加速器隧道  黃辛攝

近日，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）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納米和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射線貫通光束線傳(chuan) 輸到達實驗站。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。

該項目裝置首席科學家、中國工程院院士趙振堂告訴《中國科學報》，“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，例如碳和氧等仍會(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。他進一步解釋說，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。

據介紹，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。

上海光源中心副主任、上海軟X射線自由電子激光裝置項目常務副經理劉波說，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，SXFEL用戶裝置於(yu) 2021年1月完成了基於(yu) 試驗裝置的升級改造和總體(ti) 集成。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、兩(liang) 條光束線以及5個(ge) 實驗站，總長度約300米。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) 3月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) 光束線到達實驗站。

劉波表示，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。