近日，該裝置調(diào)試工作連續(xù)取得突破性進(jìn)展，先后在5.6納米、3.5納米、2.4納米和2.0納米波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)自由電子激光放大出光，實(shí)現(xiàn)了“水窗”波段全覆蓋。其中，該裝置在3.5納米實(shí)現(xiàn)飽和，輸出峰值功率超過500兆瓦，X射線貫通光束線傳輸?shù)竭_(dá)實(shí)驗(yàn)站。這一進(jìn)展表明我國在軟X射線自由電子激光研制方面已步入國際先進(jìn)行列。

　　今年年底，包括活細(xì)胞成像裝置在內(nèi)的軟X射線自由電子激光裝置將可開始用戶實(shí)驗(yàn)。屆時(shí)，張江光子科學(xué)大裝置集群將新增一位活躍成員。

　　該項(xiàng)目首席科學(xué)家、中國工程院院士趙振堂說：“如果同步輻射裝置能為分子拍照，那么X射線自由電子激光則能為分子活動(dòng)拍電影。它是目前世界上最前沿的研究工具之一。”X射線自由電子激光可實(shí)現(xiàn)飛秒量級(jí)的超快時(shí)間分辨率、原子級(jí)別的超高空間分辨率，以及十億倍于同步輻射光的超強(qiáng)峰值亮度。

　　X射線自由電子激光具有廣泛科學(xué)應(yīng)用價(jià)值。用于活體生物細(xì)胞顯微成像的特殊波段——“水窗”，就在軟X射線波段的2.3納米到4.4納米波長(zhǎng)范圍。在此波段內(nèi)，水對(duì)X射線是透明的，但其他構(gòu)成生命的重要元素，例如碳和氧等仍會(huì)與X射線相互作用，因而水窗波段的X射線可用于活細(xì)胞顯微成像等，具有極其重要的科學(xué)應(yīng)用價(jià)值。

　　在水窗波段，自由電子激光的峰值亮度比同步輻射光高十億倍以上，且同時(shí)具備橫向和縱向相干性，能夠?yàn)槲锢�、生物、化學(xué)等學(xué)科提供革命性的研究工具——在材料科學(xué)領(lǐng)域，它可用于研究非晶材料的本質(zhì)和相變機(jī)理；在能源科學(xué)領(lǐng)域，它能跟蹤超快化學(xué)反應(yīng)動(dòng)態(tài)過程；在物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域，它能記錄下超導(dǎo)的電子結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)過程。

　　SXFEL裝置是我國第一臺(tái)X射線相干光源，裝置總長(zhǎng)度為532米。它將與上海同步輻射光源、硬X射線自由電子激光裝置和超強(qiáng)超短激光裝置等一起，在浦東張江構(gòu)建具有全球影響力的光子科學(xué)設(shè)施集群和光子科學(xué)研究中心。

　　該裝置的研制分為試驗(yàn)裝置和用戶裝置兩個(gè)階段進(jìn)行，其最終目標(biāo)是建成波長(zhǎng)覆蓋水窗波段的高亮度軟X射線自由電子激光光源，并為首批5個(gè)實(shí)驗(yàn)站供光。該裝置包括1臺(tái)光陰極注入器驅(qū)動(dòng)的高性能C波段電子直線加速器、2臺(tái)束團(tuán)壓縮器、2條50米長(zhǎng)的波蕩器線、兩條光束線以及5個(gè)實(shí)驗(yàn)站。其電子束最大能量為1.5吉電子伏特（GeV），峰值流強(qiáng)超過800安培。

　　今年3月，SXFEL團(tuán)隊(duì)完成了直線加速器的調(diào)試，之后以國際少有的速度相繼實(shí)現(xiàn)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(yōu)異。同時(shí)，經(jīng)過晝夜不停的緊張調(diào)試，自由電子激光已貫通整個(gè)光束線并到達(dá)實(shí)驗(yàn)站。

　　在目前調(diào)試工作的基礎(chǔ)上，SXFEL團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)一步優(yōu)化裝置參數(shù)和性能，將在年內(nèi)全面實(shí)現(xiàn)裝置性能達(dá)標(biāo)，為我國光子科學(xué)研究和應(yīng)用提供前所未有的利器。